CS9002651A2 - Method of solid combustible residues combustion from chemical workshops and device for this method realization - Google Patents

Description

-t- Τeíito vynález se týká způsobu a zařízení pro spalo-vání hořlavých pevných zbytků, které jsou odpadními lát-kami z chemických závodů, zejména ze závodů, produkují-cích kyselinu tereftalovcu· Zvláště se tento vynález tý-ká způsobu a zařízení pro spalování hořlavých pevnýchzbytků, odpadajících z chemických provozů, zvláště z vý-robních provozů pro výrobu kyseliny tereftalové, při sou-časném použití topného media, které se použije pro zahřá-tí nebo ohřasv při postupu prováděném v kapalném stavu,v zařízeních provozu pro využití vzniklého tepla*

Odpadní zbytky z výroby kyseliny tereftalové obsa-hují kyselinu tereftalovou, kyselinu isoftalovou, kyselinubenzoovou, kyselinu p-toluylovců, vysokovroucí vedlejšíprodukty a odpadní katalyzátor· Ayto sloučeniny jsou při

X teplotě místnosti v pevném stavu a jsou spalitelné (tytozbytky budou dále označovány jako spalitelné pevné zbyt-ky)· V průmyslových podnicích jsou dosud tyto zbytky spalo-vány v samostatných spalovnách· Konkrétně například v uve-dené spalovně; znázorněné na obr»3 se zavádí těžký olejnebo plynné palivo pomocí hořáku 2ϊί tak, aby se topeniště 22 zahřálo na vysokou teplotu· Mežitím se spalitelné pev-né zbytky zavádějí z napájecího vstupu 24 zbytků na nístěj 23 a apalují (nístějová spalovací metody.)· Dalším postupemje postup, při kterém se vodná kaše spalitelných pevnýchzbytků zavádí do rozprašovací trysky 25 pomocí kalového -2- potrubí jíl, jak je znázorněno ne. obr* 4» Vnitřek topeniště22 je zahříván na vysokou teplotu pomocným hořákem 21»Spalitelné zbytky jsou dispergovány v topeništi 22 rozpra-šovací tryskou a spáleny» (na obr»3 a 4, znamená G odpad-ní plynné spaliny)»

Ve výše uvedených předcházejících postupech se vyža-duje použití těžkého oleje nebo plynného paliva jako jeLPG, jako pomocného paliva pro úplné spalování spalitel-ných pevných zbytků» To znamená zvláštní vstup energie dotechnologie; a není to vstup ekonomický»

Na druhé straně, v podniku na výrobu kyseliny tere-ftalové, je topeniště 26 uzpůsobeno tak, aky bylo zahřívánozahřívacím mediem zajišťovaným v rámci podniku odděleněod spalovny, jak to znázorněno na obr»5 ε tím, že zahří-vá nebo vytápí přístroje nebo zařízení v kontinuálním pro-vozu· Obvykle'se použije těžký olej nebo plynné palivo jakoje LIG jako palivo pro hořák 34 topeniště zahřívacího me-dia 26 přes palivové potrubí 33»

Na obr,5 zahřívací medium vstupuje vstupem jj. pro za-12 hřívací medium a zahřeje se» Pak odchází výstupem/pro za-hřívací medium a cirkuluje tak, aby udržovalo stroje nebozařízení horké, Odpadní plynné spaliny se odstraňují komí-nem 35 « •

Ve spalovně znázorněné na obr, 3 se obtížně odstraňujepopel z nístěje 23 a vyskytují se problémy, jako je poško-zování cihel nebo odlitků nístěje působené tavením popelana cihlách nebo odlitcích. Ve spalovně znázorněné na obr» 4 je nutná další tepelná energie pro latentní teplo k od-paření vody z vodné kaše spalitelných pevných zbytků» Mimo- —3- to cihly nebo tvárnice 36 stěny topeniště se rychle och-lazují vodným postřikem, nebo zahřívají pomocným hořákem21, čímž vznikají teplotní rozdíly ve stěně topeniště» Topodporuje poškození povrchu stěny» Při pokusech o účinné využití pevných spalitelnýchzbytků jejich smísením do formy vodné kaše nebo olejovékaše, zavedením do radiační sekce kterou je spalova-cí komora topeniště 26 se zahřívacím mediem konvenčníhotypu a jejich spálením, nespálené zbytky a odpadní kata-lyzátor ve zbytcích sedimentují na povrchu nístěje a sou-časně ulpívají jako prach na tepelné cirkulační sekci umístě-né v horní části radiační sekce 27, tj na teplovodnýchtrubkách 29 konvekční sekce 289 To má za následek, že ul-pívající prach redukuje konvekční tepelné vlastnosti kon-vekční sekce 28 během krátké doby a občas musí být prů-tok odpadních spalin snížen vzhledem k poklesu tlaku, způ-sobenému zanesením konvekčních trubek 29» Proto musí býttopeniště se zahřívacím mediem pravidelně odstavováno a čiš-těno. Zvláště u tohoto typu topeniště s tepelným mediemnelze použít sekundární spalovací komoru vzhledem ke kon-strukci tohoto typu a mimoto, protože zahřívací trubky 30jsou umístěny u stěny radiační sekce 27 spalovací komory,tak je teplota uvnitř topeniště vzhledem ke stěné snížena,aož podporuje to, že spalované zbytky zůstávají nespáleny· ~4~ waopak, při spalování v topeništi znázorněném na obr, 4, při použití oleje, jakým je těžký olej místo vody proúčel transportu i rozprášení spalitelných zbytků, se taktovzniklé teplo přidává k teplu uvolněnému při spálení spa-litelných zbytků což má za následek, že teplota uvnitř to-peniště je mimořádně vysoká. To způsobuje poškozování žáru-vzdorných materiálů stěn.topeniště, což má za následek vy-řazení topeniště z provozu.

Prvotním předmětem tohoto vynálezu je, poskytnoutpostup a zařízení pro spalování pevných spalitelných zbyt-ků z chemických provozů, bez problémů spojených e běžnýmispalovacími postupy a zařízeními, jak jsou uvedeny výše,

Dalším specifickým předmětem tohoto vynálezu'je poskyt-nout způsob a spalovací topeniště pro spalování pevnýchspalitelných zbytků odpadů z chemických provozů^ zejménajb provozů pro výrobu kyseliny tereřtalové a současně vy-užít vzniklého tepla ze spalování k ohřevu zahřívacího me-dia, které se použije dále k ohřevu nebo vytápění kapalnýmmediem strojů nebo zařízení v rámci provozu.

Charakteristické rysy předmětů vynálezu budou dáleblíže osvětleny detailním popisem, Z prvního hlediska je poskytnuta metoda pro spalovánípevných spalitelných zbytků z chemických provozů, kterázahrnuje zavádění kaše pevných spalitelných zbytků v ole-ji, přičemž množství oleje je nejméně 0,5 dílů hmotnost-ních na díl hmotnostní spalitelných zbytků, do hořáku spa- -5 lovacího topeniště, které zahrnuje hlavní spalovací komoru s hořákem ve své horní části a sekundární spalovací komoruodpadní ve spodní části hlavní spalovací komory a/kanál plynu podsekundární spalovací komorou, ze které vychází, při kteréspaáují zbytky ve hlavní spalovací komoře, plynné spalinyse vedou do sekundární spalovací isomory, kde se ponechá-vají po dobu nejméně 0,5 sekund při teplotě 800 až 1000 °C.

Podle dalšího aspektu vynálezu je zde poskytnuto spa-lovací topeniště pro spalování spalitelných zbytků z che-mických provozů, zahrnující hlavní spalovací komoru s hořá-kem ve své horní části, ohřevné potrubí umístěné kolmo po-dél stěny', sekundární spalovací komoru umístěnou ve spodníčásti hlavní spalovací komory a odpadní plynový kanál, vychá-zející ze sekundární spalovací komory a zásobníkovou komo-ru pro «ρίφ·Α$ stiytSů, umístěnou na dně sekundární spalova-cí komory,

Na připojených obrázcích:

Obr.1 je bokorysem znázorňujícím strukturu topeniště se za-hřívajícím mediem podle jednoho provedení podle vyná-lezu, kde jsou spalitelné pevné zbytky použity jakopalivo.

Obr.2 představuje bokory znázorňující průtok tepla podleobr.l,

Obr»3 a 4 jsou bokorysy různých běžných spaloven pro spalo-vání pevných zbytků a — 6' obr. 5 představuje bokorys běžného spalovacího zařízení sohřevným mediem. V provedení znázorněném na obr. 1 zahrnuje spalovacítopeniště hlavní spalovací komoru £ opatřenou hořákem 12ve své vrchní části, sekundární spalovací komoru 2^ umístě-nou ve spodní Části hlavní spalovací komory £ a odpadníplynový kanál, navazující na spodní část sekundární spa-lovací komory. Na dně sekundární spalovací komory je umís-těn zásobník 3 spalovaných odpadů, pro shromažďování pev-ných zbytků po spálení jako jsou odpadní katalyzátor a po-pel. Tyto zbytky jsou periodicky odstraňovány odpadním ot-vorem £ z topeniště. U postranní stěny 11 hlavní spalovací komory £ jeumístěno ohřevné potrubí 15 a to vertikálně; podél stěny- £1tak, aby výhodně chránilo stěnu 1T a řídilo teplotu uvnitřspalovací komory £ a teplotu spalin vedených do sekundárníspalovací komory 2, Protože ohřevné potrubí 15 je vedenovertikálně, padají popel a další adhezivní látky spontán-ně dolů. Proto může být ohřevné potrubí 15 navrženo a uspořádáno tak, aby vyhovovalo pro daný účel.

Výhodně je sekundární spalovací komora 2 tvarována dokuželového nebo jehlanového tvaru jelikož tento tvar usnadnuje spad zbytků jako je popel do zásobníkové komory £«Příklady olejů, které lze použít ke tvorbě kaše se spali-telnými pevnými zbytky zahrnují lehký olej, těžký olej akrakované oleje, vznikající jako vedlejší produkty v petrochemických provozech. Zvláště výhodný je C těžký olej. K -Ί- úplnému spálení zbytků a zabránění ucpávání hořáku 13. ježádoucí aby pevné zbytky, které bodou dispergovány v oleji,byly upréškovány na velikost propadu /Um, výhodné na velikost propadu 425 až 250 ^um. Poměr oleje, kterýmá být smisen,ke spalitelným pevným zbytkům je nejméně0,5 hmotnostních dílůo výhodně nejméně 1,0 dílu hmotnost·*ního na jeden díl hmotnostní upráškovaných spalitelnýchpevných zbytků»

Olejová kaše spalitelných pevných zbytků se zavádído hořáku 13 ústícího do hlavní spalovací komory £ pomocípotrubí 14 a zde se spaluje» teplovodním mediem v teplo-vodním potrubí 15 se zahřívá radiačním teplem vznikajícímspalováním» Na di/hé straně řízením teploty a/nebo průtoku me-dia v teplovodním potrubí 15 a přívodem olejové kaše napá-jející hořák, se teplota v hlavní spalovací komoře £, naobr»2 označené jako A, nastaví tak, aby teplota spalin vsekundární spalovací komoře, označené jako B, byla od asi800 do asi 1000 °C, výhodně od asi 850 do asi 950 °C»

Zavádění plynných spalin vzniklých hořením olejovékaše v hlavní spalovací komoře £ do sekundární spalovacíkomory 2, tj» průtok spalin znázorněný šipkami na obr. 2,lze snadno uskutečnit například jejich odsáváním pomocíventilátoru 8 zařazeného na konec druhého odpadního plynové- 'ho kanálu £, přičemž odsátý odpadní plyn lze odstranit ko-mínem jg* -O—

Je žádoucí, aby doba setrvání spalin v sekundárníspalovací komoře 2, byla upravena na nejméně 0,5 sekund,výhodně 0,5 až 1,0 sekundy, . . Plynné spaliny odsáté přes odpadní potrubí £ se od-straňují přes začleněný ventilátor a komín» Je-li žádoucía výhodné úplné spálení zbytků, které mohou zůstávat ne-spáleny ve spalinách, může být začleněna terciární spalo-vací komora 6 mezi odpadní plynový kanál 2 a ventilátor 8,tak, aby spaliny byly odstraňovány ze sekundárního odpad- ního kanálu 7 vedoucího z tDoba setrvání spalin vznázorněné na obr»2 jako L, erciární spalovací komorytercióimí spalovací komoře ó,je vhodně nejméně 0,5 sekund výhodně 0,5 až 1,0 sekundy»

Je žádoucí, aby terciární spalovací komory 6, byla ve vertikální pozici, jak je znázorněno, a sekundární odpad-ní plynový kanál 2 byl připojen ke zúžení terciární spalo-vací komory 6 tak, aby prach nebo pojkel se usazovaly samo- volně svou vlastní tíží. Výsledkem je vertikální tah vznik-lý mezi terciární spalovací komorou 6, znázorněnou jako D,a sekundárním odpadním kanálem označeným jako E, Na spodkuspalovací komory 6 je umístěna odpadní zásobní komora J tak,aby· prach nebo shromážděný popel mohly)· být periodicky od-straňovány otvorem 4» Dále mohou být v terciární spalovací komoře 6 ohřevnétrubky 16, které vedou teplovodně medium ze vstupního po- -9- trubí Γχ, ve funkci předehřívače tepelného media neboohřívače využívajícího odpadního tepla,

Teplovodní potrubí 16 v terciární spalovací komoře 6.může být, jak je znázorněno, spojeno s teplovodním potru-bím 15 hlavni spalovací komory £ přes propojovací potrubí18» Ohřevné medium, které se zahřeje za pomoci tepla vznik-lého spálením olejové kaše spalitelných pevných zbytků,se zavádí déle pomocí výstupu 19 a využije se pro udržo-váni teploty strojů nebo provozních zařízení nebo k ohře-vu kotelní vody nebo dalšího teplovodního media.

Doba setrvání spalin v sekundárním odpadním kanáluznázorněném na obr«2 jako E, není vůbec omezena a závisí nadélce a průměru kanálu nebo na teplotě spalin.

Ve výhodném provedení popsaném výše, se spaliny zavá-dějí z odpadního plynového kanálu 2 3° terciární spalovacíkomory 6> V terciární spalovací komoře 6 jsou spaliny zce-la spáleny a rozptýlený popel je zachycen. Poté se popelodstraní ze zásobní popelové komory ,2.» umístěné obdobnějako u sekundární spalovací komory 2 pres odpadní otvor £♦

Spaliny ochlazené výměnou tepla s teplovodným mediemv teplovodně trubce 16 v sekundární spalovací komoře, jsouodsávány zařazeným ventilátorem přes sekundární odpadníplynový kanál a odstraňovány komínem jj, božství prachu v odpadním plynu odstraňovaném komí-nem _9 lze redukovat až na 100 mg - 150 mg/NnP (vypouště-ného plynu) při použití tohoto provedení podle vynálezu.

Pro účely neznečišťování prostředí zde není žádná potřebadodatečných zařízení pro odlučování prachu jako je elektro-statický filtr»

Jak je popsáno výše, způsobem spalování a spalovacímtopeništěm podle vynálezu uvedených pevných spalitelnýchzbytků, a jejich použitím jako paliva, lze teplo uvolněnéspálením těchto zbytků účinně využít a lze ušetřit celkovémnožství paliva v provozu. Ňapříklad v provozu pro výrobukyseliny tereftalové lze ušetřit okolo 12 % těžkého oleje.Mimoto zde není potřeba paliva pro samostatnou spalovnu, ^odle předloženého vynálezu není Žáruvzdorný materiálpovrchových stěn topeniště lokálně přédehříván jako v kon-venčních spalovnách. Dále podle předloženého vynálezu lzezabránit poškozování žáruvzdorných stěn, které způsobujerychlé ochlazování a zahřívání při použití konvenčníchrozstřikovacích postupů, používajících vodnou kaši pevnýchspalitelných zbytků a to zavedením ohřevných trubek uzpůso-bených tak, aby byly zahřívány tepelným mediem.

Navíc rychlost spalování pevných spalitelných zbytkův olejové kaši je rychlejší než v případě klasického spalo-vání ve vodné kaši a úplného spálení zbytků lze docílitběhem kratší doby.

Vzhledem k poměru množství oleje v kaši, nejméně 0,5dílů hmotnostních, výhodně v poměru nejméně 1 díl hmotnost-ní na díl hmotnostní spalitelných zbytků, lze spalitelné zbytky spálit v rozmezí až do teploty hořáku a nespálenýpopel jen těžko ulpívá na teplovodném potrubí· Dále je nespálený zbytek udržován při teplotě v roz-mezí od 800 do 1000 °G a může být dále spálen v sekundárníspalovací komoře, ve které je doba setrvání spalin nasta-vena na nejméně 0,5 sekundy· Popel a další rezidua lzeodstranit ze zásobníku popela odpadním otvorem umístěnýmna dně sekundární spalovací komory bez odstávky· ^ak je uvedeno výše, topeniště s ohřívaaýn mediema spalovna pevných zbytků, jak jsou uvedeny ire dříve pou-žívaných postupech, mohou být kombinovány do jedné integ-rální jednotky podle předloženého vynálezu® Postup sestane jednodušší a ceny investic a provozu lze oddělit· Příklad

Do zařízení obsahujícího první spalovací komoru mají- cí objem 195 m, sekundární spalovací komoru mající objem 3 3 25 m a terciární spalovací komoru mající objem 19,4se zavádí potrubím 14 (na obr«2) kaše (1700 kg/h) obsa-hující 20,6 % hmotn. tereftalové kyseliny a dalších or-ganických látek, 8,8 % hmotn* vody a 70,6 % hmotn· C těž-kého oleje,rychlostí 0,41 m/s při teplotě 100 °C a tlaku5 kg/cm G« Současně se pro hořák zavádí 18379 Nrtr/h vzdu-chu pro spalování a 600 kg/h atomizované páry· ve sekun-dární spalovací komoře se spalování provádí stabilně přiteplotě 900 °C a tlaku -2 mmAq s dobou zdržení 1,0 sekun-dy. Terciární spalovací komora pracuje s dobou zdržení 0,83 sekundy. Výsledkem výše uvedeného stabilního spalování je že může být vyměněno 13,6 x 10^ kcal/h tepla za použití asi 610 tun/h topného media.

Claims (5)

1. L6S-1 - 3ο PATENTOVÉ NÁROKY 1« Způsob spalování pevných spalitelných zbytků z chemických provozů, vyznačující se tím, že zahrnuje za- vedení kaše spalitelných pevných zbytků v oleji, přičemž množství oleje je nejméně 0,5 dílů hmotnostních na díl hmotnostních spalitelných pevných zbytků, do hořáku spalovacího topeniště, zahrnujícího hlavní spalovací komo-ru, mající ve své horní části hořák, sekundární spalovací J komoru umístěnou ve spodní části hlavní spalovací komo- ry, odpadní plynový kanál vedený ze spodní části sekun- dární spalovací komory, spalování zbytků ve hlavní spalo-vací komoře, vedení spalin do sekundární spalovací komorya jejich zdržení v této komoře při teplotě 800 až t000 °Cpo donu nejméně 0,5 s.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že hlavní spalovací komora má teplovodně potrubí uspořádané verti-kálně podél svých bočních stěn a ohřavné medium v těchtotrubkách je ohříváno»
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že spa-liny jsou v sekundární spalovací komoře udržovány při 850 až 950 ®C.

   -1 4- 4» Způsob podle bodu I, vyznačující se tím, že dobazdržení spalin v sekundární spalovací komoře je upravena na0,5 až 1,0 sekund. 5r Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že che-mickým provozem je provoz na výrobu kyseliny tereftalovév
4. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že kašeobsahuje alespoň 1 díl hmotnostní oleje na díl hmotnostníspalitelných pevných zbytků. 7» Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že spalo*·vací topeniště má dále terciární spalovací komoru za od-padním plynovým kanálem a sekundární odpadní plynový ka-nál spojený s terciárnísá spalovací komorou a spaliny jsouvedeny ze sekundární spalovací komory do terciární spalo-vací komory při době zdržení nejméně 0,5 s.

   zbytků z chemických provozů, vyznačující se tím, že obsa-huje hlavní spalovací komoru s hořákem v její horní části ateplovodně potrubí, umístěné vertikálně podél bočních stěna sekundární spalovací komoru umístěnou ve spodní částihlavní spalovací komory, odpadní plynový kanál umístěný vdolní části sekundární spalovací komory a zásobník zbytkůpo spálení umístěný na dně topeniště. -15- 2 Λ/ ? A 1 9» podle bodu 8, vyznačující se tím, že dále zahrnuje terciární spalovací komoru zařaze-nou za odpadní plynový kanál, ke kterému je připojen sekun-dární odpadní plynový kanál. 2λ r > R-OYV1
5. 0. SpHHMHMRMMMMf podle bodu 9, vyznačující setím, že terciární spalovací komora je připojena vertikálněasekundérní odpadní plynový kanál je připojen ke zúženíterciární spalovací komory» 2a/?^4 eni 11, podle bodu 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje ohřevné potrubí nebo ohřívač naodpadní teplo v terciární spalovací komoře, ! 2 a,?A 12» β|·£···ά·Ι·ρ·ΝΜΜ» podle bodu 11, vyznačující se tím, že ohřevné potrubí hlavní spalovací komory a ohřevnépotrubí v terciární spalovací komoře jsou spojeny' spojo-vacím potrubím, Zastupuje: rPAŤENTSĚŘViS'' .PRAHA

   A-Ck-rč/' •V-.'-’