SU1716259A1 - Способ термообезвреживани высоковлажных газообразных отходов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к промышленной энергетике и может быть использовано при подготовке сушильного агента в вихревых топках, в частности в системах термического обезвреживани  газовых выбросов. Целью изобретени   вл етс  сокращение вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды. Сущность способа заключаетс  в том, что топливо сжигают в среде с недостатком воздуха (а 0,5...0,95), а остатки недогоревшего топлива и загр зненный сушильный агент (отходы) с высоким (0,3...1,0 кг/кг) влагосо- держанием дожигают за счет окислител , содержащегос  в сушильном агенте во взаимодействующих закрученных потоках , причем объемные расходы воздуха и отходов выбирают в зависимости от соотношени  скоростей в зоне взаимодействи . Способ позвол ет сократить потребление воздуха из атмосферы, сократить величину выброса в атмосферу и содержание вредных компонентов в нем. Снижаетс  пожа- ро- и взрывоопасность систем сушильных установок. Улучшаютс  тепломассообмен- ные характеристики процесса сушки: ускор етс  сушка, по вл етс  возможность регулировани  остаточной влаги продукта. 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано при подготовке сушильного агента в вихревых топках, в частности в системах термического обезвреживани  газовых выбросов .

Цель изобретени  - сокращение вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды.

Нафиг,1 представлена двухступенчата  вихрева  камера, в которой производитс  термообезвреживание сушильного агента; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1,

Сущность способа состоит в том, что топливо сжигают с недостатком воздуха

(а 0,5-0,95), а остатки несгоревшего топлива и загр зненный сушильный агент (отходы) с высоким (0,3-1,0 кг/кг) влагосо- держанием дожигают за счет окислител , содержащегос  в сушильном агенте во взаимодействующих закрученных потоках, при соотношении расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны в пределах 0,59-0,24, а интенсивность крутки устанавливают в пределах 1-25.

Двухступенчатое сжигание топлива и дожигание на второй ступени при высоком влагосодержании обеспечивают минимальное образование оксидов азота и других

вредных компонентов продуктов сгорани  от неполноты горени .

При подаче воздуха на стадию подготовки топлива, близкой к теоретически н еобходимому количеству (0,95), и удовлет- верительной плотности газоходов, влагосо- держание сушильного агента имеет меньшее значение (0,5 кг/кг). В процессе эксплуатации состо ние газоходов, наход щихс  под разрежением, посто нно ухуд- шаетс , поступление воздуха в систему возрастает, а влагосодержание сушильного агента падает. При влагосодержании сушильного агента 0,3 кг/кг эффективность по предлагаемому способу равноценна эффек- тивности известного, а при дальнейшем увеличении присосов (снижении влагосо- держани ) исключаютс  преимущества способа вследствие возрастани  абсолютной величины выбросов и уносов, в них содер- жащихс . Необходимо уплотнение газового тракта.

Использование кислорода присосов на горение снижает вредный выброс в атмосферу как в количественном, так и в качест- венном отношении.

При подаче на горение отработанного воздуха из системы пневмотранспорта вместо свежего воздуха, подаваемого специальным вентил тором, также сокращаетс  выброс в атмосферу.

Взаимодействие закрученного потока отработанного сушильного агента с гор щим топливным факелом наиболее эффективно при организации соответствующей аэродинамической структуры потоков. Така  структута обеспечиваетс , когда граница зоны взаимодействи  располагаетс  на максимальном уровне окружной составл ющей скорости закрученного потока отрабо- тайного сушильного агента. Факел вписываетс  внутрь этой зоны и активно взаимодействует на мере продвижени  от начала зоны (на фиг.1 из горелки) до ее конца (на выходе из камеры дожита).

Оптимальна  аэродинамическа  структура в зоне взаимодействи  обеспечиваетс  соотношением расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны, а также интенсивность крутки потока отходов .

Максимальные значени  параметров

GVV

Vac

,,х - 0,59 и Vt /Va 25 соответствуют

максимальному в закрученном потоке твердых крупных ( 30 мкм) частиц высо- кой ( 1500 кг/м концентрации при соотношении расходов отходов и воздуха ( ), близком к единице. При CVC7 1 резко

возрастает аэродинамическое сопротивление проточной части устройства, которое не удаетс  преодолеть т годутьевыми машинами среднего давлени  (до 4000 Па).

Минимальные значени  параметров f t i

К« ТГ Г0 24 и v /v 1 соответствуют

(j Vac

удержанию в закрученном потоке на пор док меньших ( 120 мг/м2) по концентрации твердых частиц, меньших ( 10 мкм) по размерам , но по условию преодолени  аэродинамического сопротивлени  обеспечивают соотношение расходов 10...15.

Дальнейшее уменьшение значений указанных параметров нецелесообразно ввиду невозможности прогрева общей массы отходов до необходимых температур.

Отношение расходов воздуха и отходов (G /G ) при осуществлении способа термообезвреживани  определ ют исход  из необходимого нагрева смеси (достижени  температуры обезвреживани  отходов).

Двухступенчата  вихрева  камера содержит горелку 1 с подводом топлива и подводом воздуха G , камеру 2 дожита с подводом отработанного сушильного агента G. Горелка 1 и камера 2 дожита имеют выходные сопла 3 и 4 соответственно. Поток из сопла 3 выходит со среднерасходной скоростью Vac , котора   вл етс  дл  воздуха входной в зону- взаимодействи . Поток из Сопла 4 выходит и со среднерасходной скоростью Vac, котора   вл етс  дл  отработанного сушильного агента выходной из зоны взаимодействи . Зона взаимодействи  отработанного сушильного агента с топливным факелом находитс  на диаметре 5 максимума окружной составл ющей скорости камеры 2 дожита.

Вихревое сжигание топлива и термообезвреживание сушильного агента во взаимодействующих закрученных потоках ограничиваютс  по числу Рейнольдса с одной стороны (по минимуму) из услови  авто- модельности процесса (Re Ю4), при котором стабилизируютс  рабочие характеристики , а с другой стороны (по максимуму) эффективностью увеличени  располагаемого давлени  по дутью (Re 5-Ю5). Например , при сжигании топлива с подачей воздуха до 400°С () необходимо обеспечить его давление Па. При температуре воздуха ±50°С те же услови  () обеспечиваютс  при давлении воздуха 500 Л а. Увеличение давлени  воздуха более 2000 Па целесообразно исход  из услови  понижени  удельной стоимости агрегата при единичной мощности менее 20 МВТ. Подача воздуха на горение при

давлении до 6000 Па ограничиваетс  числом ,5 105, а подача отработанного сушильного агента на термообезвреживание при давлении до 4000 Па ограничиваетс  при температуре 100-120°С и влагосодер- жании до 1 кг/кг числом -105.

Проведена экспериментальна  проверка способа. Результаты представлены в таблице .

Оптимальное значение относительной характеристики потоков H),52 установлено при VacVva/ 1, обеспечивающем минимальное сопротивление выходу и VaVVt 0,167, обеспечивающем устойчивое самовоспламенение отходов в зоне их взаимодействи  с факелом (в объеме камеры дожига).

При G Vac /G Vac 0,52 дл  устойчивого горени  отходов необходимо наличие посто нного источника зажигани  -факела

гор щего топлива.

При 0,52

дл  устойчивого горени  отходов достаточно поступлени  в зону взаимодействи  продуктов полного сгорани  топлива.

Предельные значени  G Vac 0,24...0,59 соответствуют с одной стороны (0,24) минимальному уровню поддержани  горени  отходов, а с другой (0,59) соответствуют уровню максимальной подачи топлй ва, гор щего в среде отходов. В последнем случае агрегат горелка - камера дожига представл ет собой двухступенчатую камеру сгорани , где горелка выполн ет роль узла подготовки и подачи топлива (газифи- катор), а камера Дожига - основного устройства дл  сжигани .

Использование изобретени  позвол ет сократить потребление воздуха и объем выброса в атмосферу на 25-33%, содержа- ние оксидов азота на 65% (до 22 мг/м, специфического белка в 10 раз (до 0,05 мг/м3), механическую неполноту сгорани  на 50% (до 50 мг/м3).

Повышение влагосодержани  сушильного агента улучшает также тепломассооб- менные характеристики процесса сушки, когда с возрастанием паросодержани  сушильного агента резко интенсифицируетс  отвод влаги из тела частицы к ее поверхности и от поверхности в среду. По вл етс  также возможность регулировани  остаточной влажности продукта.

Кроме того, снижаютс  пожаро- и взры- воопасность систем сушильных установок.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ термообезвреживани  высоковлажных газообразных отходов, включающий подачу и закрутку воздуха дл  горени  топливного факела, подачу и закрутку отходов при взаимодействии в кольцевой зоне, окружающей факел, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  вредных выбросов в атмосферу путем оптимизации состава окислительной среды, воздух подают в количестве 0,5...0,95 от теоретически необходимого , а отходы,содержащие окислитель , отбирают из системы рециркул ции с влагосодержанием 0,3...1,0 кг/кг и направл ют в зону взаимодействи  при соотношении расходов воздуха и отходов и их скоростей на входе и выходе зоны в пределах

   §; 0,59... 0,24,

   а интенсивность крутки устанавливают

   в пределах Vt /Va 1 ...25,

   где расходы воздуха и отходов. м3/с;

   Vac - среднерасходна  скорость потока воздуха на входе в зону взаимодействи  отходов с топливным факелом, м/с;

   Vac - среднерасходна  скорость потока отходов на выходе из зоны взаимодействи  их с топливным факелом, м/с;

   Vt - среднерасходна  скорость потока отходов на радиусе закрутки, м/с;

   Vav - среднерасходна  скорость потока отходов в поперечном сечении закрутки, м/с.

   Располагаемое давление отходов

   .кпа

   Температура на выходе из агре- гатэ термообезвреживани , С

   При избытке первичного воздуха oi 0,5 и влагосодержании d 1,0 кг/кг в продуктах сгорани 

   0,89

   85...900

   влагосодержании

   1,63

   1000.. Л 00 отходов

   При избытке первичного воздуха об 0,95 и влагосодержании отходов d 0,5 кг/кг/ в продуктах сгорани 

   №)„, мг/м3

   СО, %

   Белок, мг/м3

   Мех.недожог, мг/м3

   При избытке первичного воздуха об 0,95 и влагосодержании отходов d 0,3 кг/кг в продуктах сгорани 

   NO, мг/м3

   СОД

   Белок, мг/м3

   Мехо недожог , мг/м3

   Примечание.

   S - геометрическа  характеристика;

   АР

   Ре;

   у5 - число Эйлера;

   Ч

   экспериментальна  зависимость .

   /)

   Топливо

   А

   Продолжение таблицы

   5

   18 О

   о

   20

   22 О

   О 10

   5

   30

   О

   О

   20

   36

   о о

   10

   Фиг1

   2

   dl

   Фиг.2