Энерготехнологическая установка термического обезвреживания сточных вод
ОЙИСАЛКЕ
КЗОБРЕТЕИМЯ
Союз Советских
Социалистических ,Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.06,80 (21) 2949б81/29-33 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 151182. Бюллетень ¹42
Дата опубликования описания 15.11.82 ($)j+ кп 3
F 23 G 7/04
Государственный к омитет
СССР по делам изооретеиий и открытий
{53j Д (6 29. 54 (088. 8) P.Р,Трипушкин, И.В.Сыскова, В.И.Злобин, А.И,Жеттнин
Л.И.Монахова,А.Ф.Каращук, В.А.Иванов и В,И.Славинский (72) А вторы изобретения (71) Заявитель
Научно-производственное объединение "Техэнергохимпром" (54 ) 3НЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКЛЯ УСТАНОВКА TEPNH×ECÅÎÃÎ
ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
Изобретение относится к охране окружающей среды от вредных выбросов в частности к обезвреживанию минерализованных сточных вод методом сжигания в энерготехнологических установках (агрегатах), и может быть иснользовано в химической, нефтехимической, фармацевтической и др. отраслях про= мышленности, в которых имеются минерализованные жидкие отходы.
Известна вертикальная камера сгорания прямоугольного сечения для сжигания щелока, облицованная трубами, в крышке которой симметрично разделяющей средней поверхности, проходящей параллельно передней и задней стенкам топки, установлен ряд сопел для первичного воздуха, а в ее нижней части — ряд сопел для подачи щелока в зону обратного потока первичного воздуха. При этом трубы передней стенки топки в зоне сопел для подвода щелока входят в виде выступа в объем камеры сгорании, сопла для ввода щелока расположены между отдельными разведенными трубами, а участок этих. труб снабжен набивной массой (1).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является энерготехнологическая установка, содержащая расположенные на одной вертикальной оси циклонное горелочное устройство для сжигания топливо-воздушной смеси, выполненную с отверстием для вывода расплава цилиндрическую топочную камеру и испарительный охладитель, при этом циклонное ropeлочное устройство установлено в нижней части топочной камеры, а испарительный охладитель рас;положен над топочной камерой и сое дин.н с ней пережимом (2).
Недостатком известных энерготехнологических установок для сжигания кидких отходов является то,что они не позволяют надежно обезвреживать минерализованные отходы из-за налипания минеральных составляющих на трубы радиационной части топки, их перегрева и выхода иэ строя, а также из-эа настылеобразования, приводящего к изменению рабочего сечения топочной камеры. Из опыта эксплуатации установок термического обезвреживания минерализованных сточных вод, использующих циклонный принцип конструирования то почной камеры, известно, что с дымовыми газами из циклона выносится около 50% солей, находящихся в топке в хждкоплавком или в парообраэном сос974039 тоя пни. Нх температура плавления составляет - б 50 C. Конденспруясь или осе.
parr на холодных поверхностях нагрева, соли затвердевают коркой, толщина которой непрерывно растет. Эти отложения значительно ухудшают условия теп- 5 лопередачи, снижают эффективность работы теплообменного аппарата, а иногда выводят поверхности нагрева иэ строя, что приводит к остановке . Устацовки в целом. 1Î
Цель изобретения — обеспечение надежной рàáîòû установки при обезвреживании минерализованных сточных вод за счет предотвращения непосредственíî "; контакта дымовых газов с тепловоспринимагщими поверхностями охладитсля и отложения на них расплавленных.минеральных частиц, а также за счет исключения шлакования и застывания минерального расплава на выходе 20 из топочной камеры.
Цель достигается тем, что, в энерготехнологической устано>зке термического обезвреживания сточных вод, содержащей расположенные на одной 25 верти сальной оси циклонное горелочное устройство для сжигания топливовозлу>иной смеси, выполненную с отверстием для вывода расплава цилиндрическую топочную камеру и испарительный Я) . охладитель, при этом циклонное горелочное устройство установлено в нижней части топочной камеры, а испарительный охладитель расположен над топочной камерой и соединен с ней пережи- З5 мом, испарительный охладитель снабжен воэдуховодами с отверстиями для созда ния защитно-отклоняющей завесы, расположенными по периметру охладителя, причем оси отверстий ориентированы параллельно стенкам охладителя, а топочная камера снабжена баком для раствора солей,. размещенного под ней, при этом отверстие для вывода расплава выполнено в виде кольцевого зазора ме>щу внутренней понерхно .-.тью топочной камеры и наружной поверхностью циклонного горелочного устройства, совпадающего с кольцевым отверстием бака для раствора солей., Конструкция энерготехнологической установки позволяет обеспечить хорошую сепарацию минеральных расплавленных частиц на цилиндрическую стенку топочной камеры с последующим непре"
ывным выводом расплава через зазор бак для минерального раствора, а также оптимально организовать высокоскоростной вращающийся поток в центре, т.е. сделать его "отжатым" от тепловоспринимающих труб, что 6О снижает воэможность шлакования тепловоспринимающих труб, расположенных на стенах топочной камеры и охладители, и тем самым длительно сохранить теплообмен между тепловоспринимающи- .65 ми поверхностями труб и дымовыми газами и соответственно обеспечить возможность надежного обезвреживания минерализованных сточных вод в установке, производящей пар.
Размещение воэдуховодов с отверстиями в охладителе, являющемся необходимым элементом парогенератора, исключает шлакование его тепловоспринимающих труб, так как защитно-отклоняющаяся завеса, направленная в направлении потока дымовых газов, не позволяет контактировать закрученному потоку, имеющему расплавленные минеральные частички, с паропроизводящими трубами охладителя, что также обеспечивает надежность работы установки.
Конструкция установки позволяет бесперебойно получать технологичес кий пар путем глубокой утилизации тепла дымовых газов, насыщенных расплавленными минеральными частицами, при одновременном сохранении в виде раствора для нужд народного хозяйства ценных минеральных солей„ имеющихся в избытке в сточной воде.
На чертеже представлена энерготехнологическая установка термического обезвреживания минерализованных сточных вод.
Установка включает топочную камеру 1, испарительный охладитель 2, барабан 3 и бак для раствора 4. Топочная камера 1 в нижней части снабжена циклонным горелочным устройством 5, выше верхнего торца которого она выполнена иэ ошипованных труб б, с пережимом 7. Циклонное горелочное устройство 5 имеет керамическую часть
8, выполненную из высокоглиноземистого кирпича в виде полого цилиндра, от крытого со стороны верхнего основания,а боковая стенка топочной камеры 1,ðàcположенная напротив циклонного горелочного устройства 5, имеет металлическую часть 9,. выполненную в виде цилиндрического водоохлаждаемого кессона с нанесенной на внутреннюю сторону хромомагнезитовой обмазкой.
Между этой частью топочной камеры и наружной поверхностью устройства 5 имеется зазор примерно в 100 мм.
Тангенциально к внутренней образующей керамической части 8 устройства 5 установлены горелки 10 полного предварительного смешения.
Верхняя часть топочной камеры 1 ! выполнена цилиндрической из металлических ошипованных труб, объедИненных коллекторами в единую трубную систему. Газовая плотность создается за счет приварки металлических плавни,ков.между трубами. Нижний коллектор 11 расйоложен над металлической частью
9 топочной камеры 1. В проемах меж,ду трубами б топочной камеры 1 установлены гнезда для центробежных
974039 форсунок 12 для распыливания мине рализованных сточных вод, а также для гляделок и лаза. Пережим 7 топочной камеры 1 выполнен из ошипованной трубы 13 н ниде усеченного конуса, меньшим основанием обращенного в 5 сторону топочной камеры 1.
Нижний 11 и верхний 14 коллекторы соединены с барабаном 3 соответственно опускными 15 и подъемными 16 трубами. В нижнем коллекторе 11 предусмотрены продувочные штуцера.
Бак для раствора 4 выполнен цилиндрическиМ, установлен непосредственно под топочной камерой 1 и циклонным горелочным устройством 5 и снабжен штуцерами для ввода и вывода растнора, а также для добавления свежей воды .
В верхней части установки расположен испарительный охладитель 2, предназначенный для утилизации тепла дымовых газов и представляющий собой конструкцию, содержащую единую трубную систему, объединенную коллекторами 17 и 18, связанными с барабаном 3, а также воздуховоды 19 с отверстиями для внода воздуха в виде защитно-отклоняющей завесы и газоходы. Воздуховоды с отверстиями 19 установлены рядами по периметру поперечного сечения многогранника-охладителя и по его высоте на расстоянии одного ряда от другого, равному,„„ а отношение общей (суммарной ) площади активного сечения отверстий XF и площади поперечного сечения многогранника-охладителя Гр л выбирается равным или меньшим 0,18, т.е. чo<»„,a «o ХГотн »л Трубная система состоит из соеди ненных между собой восьми панелей, образующих вертикальный восьмигранник45 который снаружи прикрывается металлическим кожухом с изоляцией. В верхней части кожуха установлен взрывной клапан. Каждая панель имеет два коллектора, соединенных трубами. Внутренние трубы с помощью плавниковых вставок соединены между собой и образуют гаэоплотный ряд. При этом в верхней части ряда образованы окна для прохода дымовых газов. Наружный ряд труб расположен в шахматном порядке ° Верхний 18 и нижний 17 коллекторы имеют штуцеры для соединения с барабаном 3 при помощи подъемных 20 и опускных 21 труб. Барабан 3 оборудонан внутренним 60 сепарационным устройством, выполненным в виде перфорированного металлического щита, соединен с верхними коллекторами 18 и 14 подъемными трубами 20 и 16,соответственно, à с ниж- 65 ними коллекторами 17 и 11 — опускными трубами 21 и 15 соответственно, образуя два контура естественной циркуляции. Металлические газоходы имеют переменное сечение и оборудованы карманами для улавливания сухой соли. Установка работает следующим образом. В горелки 10 циклонного горечочного устройства 5 подают смесь топливного газа 600 нм /ч при давлении 15000 Па .и воздуха 0250 нм /ч при давлении 10000 Па. При этом воздух идет как для сжигания топливного газа, так и для окисления органических составляющих сточной воды. Дымовые газы, полученные от сжигания топливного газа, из керамической части 8 устройства 5 с температурой 1973 К поступают в верхнюю часть топочной камеры 1, где вступают в контакт с распыляемой в количестне 3 м /ч (теплота сгорания 2,48 мДж/кг) через центробежные механические форсунки 12 минералиэованной сточной водой. Попадая в зону высоких температур, капли сточной воды нагреваются, испаряются и перегренаются, а минеральная ее часть в виде расплава сепарируется за счет центробежных сил вращающегося поТока дымовых газов на стенках ошипоэанных труб 6 и стекае вниз, проходя в зазоре между керамической 8 и металлической 9 частями устройства 5 и топочной камеры 1. Толщина стенки керамической части 8 циклонного горелочного устройства 5 выбрана с расчетом обеспечения жидкоподвижного состояния расплава соли, который затем попадает в бак для раствора 4, заполненный рециркулирующим .раствором солей. Этим обеспечивается растворение расплава с последующей перекачкой 26%-ного раствора для промышленного использования. При перегреве паров сточной воды органическая часть ее разлагается на, элементы и окисляется до безвредных компонентов дымоных газов. Часть минеральной составляющей сточной воды в виде парон или капель выносится иэ топочной камеры 1 через пережим 7, который заданным образом организует аэродинамическую структуру всего газового потока продуктов сгорания и обезвреживания (дымовых газов). Из топочной камеры 1 цымовые газы в количестве 12000 нм /ч с температурой 1273 К поступают в нижнюю часть охладителя 2 и двигаются ндоль внутренних рядов панелей. Параллельно этому газовому потоку вдоль стен охладителя 2 через отверстия воэдуховодов 19 подается плоскими струями прозрачный для теплового излучения воздух н количестве 3000 нм /ч, об рузующий защитно-отклоняющую завесу 974039 ме;1<ду по TQKor: дь11 1овь1х T.-àçoEI и тепловоспринимающ и поверхностью охладитееея 2. Эта завеса делает незозможпым непосредственный контакт дымовых газов с тепловоспринимающими поверхE1o c r I r tT t о е<л ад е" т ел я 3, С к о р о с т ь дымовых »<<зов TT воздуха H завесе удовлетворяют условию несмещения потоков по в ей длине охладителя 2. Площадь поверхности нагреза внутре11н:. . рядов испарительного охладит". я 2 п 1брана таким образом, что те::..i :j ;а1;ра пымовых газов поддерживаeIc;I;t; . у ов1 е 873 К, т е. ниже температурь. плавления больщинства смес Г с.tt олcA I,- в частности, для солей I ), анно;. минерализованной сточной воды. 1 аким образом, соли поступают в l Цое<дя до верхней части панелей 25 охладит IIя 2 и отдав часть своего / тепла . ерез поверхность труб воде цир.<ул; Ерующей по контуру барабан опускн,.: тру 1е — трубньЕе пае1ели поде,емны- еoI;б11 — барабан, дь<мовые Щ " азы, ох.Еа::<дснн1=-е до 873 К, через ок-. на постуr.ëtîò в межтрубное пространство,. образ оваttrtoе кажухом и вчутренним рядo: труб панелей. При этом они Охлаждаются до 573 К, после чего Ttaправляются в газоход и выводятся на уровне верхней части топо ной камеры 1. Питательная вода с температурой 377 К из барабана 3 по опускным трубам 15 и 21 поступает в нижние коллекторы 11 и 17 топочной камеры 1 и охладители 2 и распределяется по тепловоспринимающим трубам. Образовавшаяся пароводяная эмульсия поступает в верхние коллекторы 14 и 18 и по подъемным трубам 16 и 20 поступает в барабан 3, где сепарационное устройст-во разделяет! эмульсию <1 выд ленный IT2p B количестве 6 7 т/ч с давлением 1 3 : IIa EI тее T»cpa rypoII 46 7 К направляют на технологичсские нужд-е пред- 5О приятия„ Энерготехнологическая установка надежно вырабатывает пар при обезвреживании сильно минерализованных сточных вод за счет затруднения отложения (сепарации) расплавленных минеральных частичек в верхней части топочной камеры и исклю ает отложение этих частичек на трубах испарительного охладителя, Формула изобретения Энерготехнологическая установка термич""ского обезвреживания сточных вод, содержащая расположенные на одной вертикальной оси циклонное горелочное устройство для сжигания топ$IHBo-"âoçäóTttHoé смеси, вь-полненную с отверстием для вывода расплава цилиндрическую топочную камеру и испарительный охладитель, при этом циклонное горелочное устройство установлено в нижней части топочной камеры, а испарительный охладитель расположен над топочной камерой и соединен с ней пережимом, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения надежной работы установки при обезвреживании минерализованных сточных воц, испарительный охладитель снабжен воздуховодами с отверстиями для создания защитно-отклоняющей завесы, расположенными-по периметру охладителя, причем оси отверстий-ориентированы параллельно стенкам охладителя, а топочная камера снабжена баком для раствора солей, размещенного под ней, при этом отверстие для вывода расплава выполнено в виде кольцевого зазора между внутренней поверхностью топочной камеры и наружной поверхностью циклонного горелочного устройства, совпадающего с кольцевым от= верстием бака для раствора солей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ Р 2052315 кл. 24 d 2, 1973. 2. Циклонные топки. Под ред Г.Ф.Кнорре и N.A.Hàäæàðoýà.IT.-Л..Госэнергоиздат, 1988, с. 16. 974039 ф Вода l8 19 1$ 21 19 Составитель Л. Мацук Редактор Т. Парфенова Техред A.À÷ Корректор A. Ференц Заказ 8663/50 Тираж 598 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по -делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проетная, 4
