SU870858A1 - Способ огневой обработки жидких отходов - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам обезвреживания промышленных сточных вод, а в частности, к сжиганию токсичных жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси, и может быть использовано в;химической, нефтехимической ® и других отраслях промышленности.

На практике широко применяют огневую обработку жидких отходов в камерных, шахтных, барабанных печах. Наиболее эффективной является огневая обработка жидких отходов в циклонных печах

При обезвреживании жидких отходов р циклонных печах в головной зоне печи сжигают жидкое или газообразное топ- ^,S ливо и в закрученные продукты сгорания с температурой zvl3OO-16OO°C подают жидкие отходы с помощью форсунок, установленных на боковой поверхности печи. При _я этом органические примеси выгорают, ми-, неральные вещества плавятся, сепарируются на ограждающую поверхность и в виде расплава вытекают из печи.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ огневой обработки жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси, в вихревом потоке продуктов сгорания топлива, характеризующийся впрыском жидких отходов со стороны ограждающей ^поверхности, причем направление потока ‘факела распыленных капель перпендикулярно вектору абсолютной скорости по;гока продуктов сгорания топлива [2J Недостатком способа огневой обработки жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси, является повышенный вынос с уходящими дымовыми газами минеральных ч,астид₍это объясняется глубоким вторичным дроблением распыленных .капель жидких отходов, направленных против потока продуктов сгорания топлива в последствие повышенного уровня относительных .скоростей! капель в , газовом потоке. В результате дробления капель образуются мельчайшие вторичные капельки жидких отходов, после испарения которых формируются практически безинердионыые частицы минеральных примесей, уносимые из печи с дымовыми газами.

Кроме того, ввод жидких отходов в ра- 5 бочий объем печи со стороны ограждаЧоших поверхностей, т.е. в зоне низких абсолютных или вращательных скоростей потока продуктов сгорания топлива, характеризуется малой интенсивностью тепломассооб- 10 ‘мена, вследствие малого, времени пребывания'капель в газовом потоке. Результатом этого является наброс на боковую поверхность печи непроплавленных частиц минеральных солей, настылесбразование . и вынос сухих частиц с дымовыми газами.

Целью изобретения йвляется увеличение выхода расплава минеральных примесей при обработке отходов, содержащих органические и минеральные примеси, что приведет к повышению надежности и эффективности процесса огневой обработки жидких отходов.

Цель достигается тем, что в способе огневой обработки жидких отходов в циклонной печи, включающем подачу распыленных жидких отходов в высокотемпературные продукты сгорания топлива, вывод газообразных продуктов обезвреживания и расплава минеральных солей, жидкие отходы подают по направлению движения потока продуктов сгорания топлива в зону, со скоростями продуктов сгорания 4070м/с, причем скорость жидких отходов поддерживают на уровне 90-110% от скорости продуктов сгорания.

Способ реализуется следующим образом.

В вертикальную циклонную печь в верхнюю головную зону подают топливо и воздух со скоростью 40-50м/с. В результате сгорания топлива формируется закрученный поток высокотемпературных дымовых газов- газообразных продутов полного горения топлива. Скорость потока продуктов сгорания изменяется в поперечных сечениях потока от О *5 м/с на периферии потока до уровня 80-100 м/с в кольцевой зоне, близкий по размерам к диаметру пережима печи, а затем при приближении к оси потока вращетельная скорость потока падает до О 4-10 м/с.

В зоне рабочего объема печи, имеющей уровень скоростей потока газов—4О-7Ом/с вводят по направлению потока жидкий отход, причем помимо совпадения направле-, ния газов и капель распыленных жидких ’» 4 отходов соблюдается практически равенство величины скоростей газового потока н жидкости в точках впрыска отхода* так как скорость жидких отходов поддерживают равной 90-110% от скорости продуктов сгорания в указанной зоне. При этом капли жидких отходов имеют очень малую величину относительной скорости и не подвергаются дроблению газовым потоком. За счет длительного времени пребывания в объеме жидкая фаза испаряется, органические компоненты окисляются доСО^ , , , а минеральные частицы плавятся и сепарируются на ограждающую поверхность печи с следующим выводам из печи в виде расплава.

Вследствие отсутствия эффекта вторичного дробления капель жидких отходов частицы минеральных солей после испа- ~~ рения жидкой фазы имеют средний размер не мение 30-40 микрон и подвергаются инерционной сепарации закрученным потоком газов на ограждающую поверхность печи, что увеличивет выход расплава. В то же время за счет относительно большого времени пребывания капель в . высокотемпературной зоне рабочего объема обеспечивается полное окисление токсичных органических примесей.

Подача жидких отходов в зону рабочего объема печи со скоростями газов не ниже' 40 м/с по направлению газового потока позволяет предотвратить инерционную сепарацию капель на ограждающую , поверхность. При вводе жидкости в печи в периферийную зону с уровнем скоростей менее 40 м/с наблюдается наброс неиспарквшихся капель на стенки печи. Ввод отходов в печь в приосевую зону с уров40 нем скоростей не менее 40 м/с приводит к перегрузке этой зоны факелом капельной смеси и неполноте обезвреживания жидких отходов.

Подача жидких отходов в зону рабо⁴⁵ чего объема печи со скоростью продуктов сгорания не выше 70 м/с исключает дробление крупных капель, движущихся после впрыска жидких отходов по инерции в ₍соответствии с начальным импульсом.

При более высокой скорости газов возможно достижение уровня относительных скоростей, достаточного для нарушения устойчивости крупных капель.

Скорость жидких отходов в момент впрыска не должна быть ниже или выше скорости потока продуктов сгорания более, чем на 10%. В противном случае начальная относительная скорость капель можег достигать критической величины, достаточной для дробления капель, что приведет к увеличению пылеуноса из печи..

Пример конкретного осуществления способа.

Огневому обезвреживанию подвергает ся щелочной сток производства капролактама, содержащий до 25% натриевых солей низких дикарбоновых кислот, а также до 2% циклогекс анола и смол. Расход стоков - 4 м^ч.

Щелочной сток подвергают огневой обработке в вертикальной циклонной печи с гарнисажной футеровкой. В Головной зоне сжигают мазут с помощью четырех горелок.

В продукты горения с температурой 1300¾ впрыскивают щелочной сток с помощью 8 механических центробежных форсунок, установленных непосредственно в объеме по ходу дымовых газов в поперечном сечении циклонной печи, в зоне скоростей продуктов сгорания 65-70 м/с.

Давление щелочного стока перед форсунками поддерживают, исходя из величи- 25 ны начальной скорости струи капель из сопла форсунок равной 60-7 5 м/с.

Капли щелочного стока испаряются, органические примеси окисляются, а соли натрия переходят в карбонат натрия, ко- ³⁰ 'торый в виде расплава вытекает из лётки цикленной печи. Выход расплава составляет 80% от исходного содержания натрия (теоретический расход) в сточной воде, Отходящие дымовые газы содержат: ³⁵ СО_а=10,0%, СО =0,1%, Н2=0,0%, 0^Η_π=0,0%.

При огневой обработке щелочного стока по известному способу-прототипу наблюдается повышенный унос соды с дымо- ⁴⁰ выми газами. Коффициент уплавливания ; расплава составлял в этом случае 65%.

Таким образом, за счет подавления процесса вторичного дробления капель ₅ жидких отходов при одновременном увеличении времени их пребывания в циклон'ной печи обеспечивается увеличение выхода расплава минеральных солей, что в целом приводит к повышению надежноеjo ти и эффективности процесса огневой обработки токсичных жидких отходов, содержащих органические и минеральные компоненты.

Claims (2)

1. Изобретение относвтс  к способам обезвреживани  прэмышленных сточных вод, а в частности, к сжиганию токсичных жидких отходов, содержащих органичесЕие   минеральные примеси, и может быть использовано в;химической, нефтехимической в других отрасл х промышленности. На практике- широко примен ют огн&вую обработку жидких отходов в камерных шахтшлх, барабанных печах. Наиболее э4 фективной  вл етс  огнева  обработка жщ ких отходов в циклонных печахСЦ.( При обезвреживании жидких отходов циклонных печах в головной зоне &&.. чи сжигают жидкое или газообразное топливо в в закрученные {цюдукты сгорани  с :температуройл13ОО-16ОО С подают жидк е отходы с помооцью форсунок, установленных на боковой поверхности печв. При этом органические примеси выгорают, минеральные вещества плав тс , сепарщ уютс:  на ограждающую поверхность и а виде расплава вытекают из печи. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ огневой обработки жидких отходов, содержащих с ганические и минеральные тфимеси, в вихревом потоке продуктов сгорани  топлива, характеризующийс  впрыс1 ом жидких отходов со стороны ограждающей поверхности, причем направление потока факела распыленных капель п пендикул рно вектору абсолютной скорости по;гока продуктов сгорани  топлива ИЗ Недостатком способа огневой обработки жидких отходов, содержащих органические и минеральные примеси,  вл етс  повышенный вынос с уход щими дымовыми газами минеральных ч,астиц,это объ сн етс  глубоким вторичным дроблением распыленных .Капель жидких отходов, направленных 1ФОТИВ потока продуктов сгорани  топлива в последствие повышенного уровн  относительных ;коростей1 капель в газовом потоке, В результате дроблени  капель образуютс  мельчайшие вторичные капельки жидких отходов, после испарени  которых формируютс  практически безинер ционные частицы минеральных примесей, уносимые из печи с дымовыми гаэами. Кроме того, ввод жидких отходов в ра бочий объем печи со стороны ограждаюцщх поверхностей, т.е. в зоне низких абсолютных или вращательных скоростей потока продуктов сгорани  топлива, х актеризует с  малой интенсивностью тепломассообмена , вследствие малого, времени пребывани капе ль в газовом потоке. Резуль татом этого  вл етс  наброс на боковую поверхность печи непроплавленных частиц минеральных солей, настылесбразование . и вынос сухих частиц с дымовыми газами . Целью изобретени  йвл етс  увеличение выхода расплава минеральных примесей при обработке отходов, содержащих органические и минеральные примеси, что приведет к повышению надежности и эффективности процесса огневой обработки жидких отходов. Цель достигаетс  тем, что в способе огневой обработки жидких отходов в циклонной печи, включающем подачу распыленных жидких отходов в высокотемпературные продукты сгорани  топлива, вывод газообразных продуктов обезвреживани  и расплава минеральных солей, жидкие отходы подают по направлению движени  потока продуктов сгорани  топлива в зону со скорост ми продуктов сгорани  4О70м/с , причем скорость жидких отходов по держивают на уровне 9О-ИО% от скорос ти продуктов сгорани . Способ реализуетс  следующим образом . В вертикальную циклонную печь в верх нюю головную зону подают топливо и воз дух со скоростью 4О-5ОМ/С. В результате сгорани  топлива формируетс  закрученный поток высокотемпературных дымовых газов- газообразных продутов полного горени  топлива. Скорость потока продуктов сгорани  измен етс  в попереч ных сечени х потока от м/с на периферии потока до уровн  ВО - 10О м/с в кольцевой зоне, близкий по размерам к диаметру пережима печи, а затем при приближении к оси потока вращетельна  скорость потока падает до О i- 1О м/с. В зоне рабочего объема печи, имеюще . уровень скоростей потока газов-4О-7Ом/ ввод т по направлению потока жидкий отход , причем помимо совпадени  направлени  газов и капель распыленных жидких ТХОДОВ соблюдаетс  практически равенсто величины скоростей газового потока жидкости в точках впрыска отхода так ак скорость жидких отходов поддерживат равной 90-11О% от скорости проуктов сгорани  в указанной зоне. При том капли жидких отходов имеют очень малую величину относительной скорбсти и не подвергаютс  щробпенкю газовым потоком. За счет длительного времени ребывани  в объеме жидка  фаза испар ет , органические компоненты окисл ютс  oCOjJ , , N5 , а минеральные частицы плав тс  и сепарируютс  на ограждающую поверхность печи с следующим выводам из печи в виде расплава. Вследствие отсутстви  эффекта вторичого дроблени  капель жидких отходов частицы минеральных солей после испа- 1зени  жидкой фазы имеют средний размер не мение 30-40 микрон и подвергаютс  инерционной сепарации закрученным потоком газов на огражцающуто поверхность печи. Что увеличивет выход распАава . В то же врем  за счет относительно большого времени пребывани  капель в . высокотемпературной зоне рабочего объеа обеспечиваетс  полное окисление токсичных органических примесей. Подача жидких отходов в зону рабочего объема печи со скорост ми газов не ниже 40 м/с по направлению газового потока позвол ет предотвратить инерционную сепарацию капель на ограждающую поверхность. При вводе жидкости в печи в периферийную зону с уровнем скоростей менее 4О м/с наблюдаетс  наброс неиспар1 .вшихс  капель на стенки печи. Ввод отходов в nt.4b в приосевую зону с уровнем скоростей не менее 4О м/с приводит к перегрузке этой зоны факелом капельной смеси и неполноте обезвреживани  жидких отходов. Подача жидких отходов в зону рабочего объема печи со скоростью продуктов сгсрани  не выше 7 О м/с искл1бчает дробление крупных капель, движущихс  после впрыска жидких отходов по инерции в (Соответствии с начальным импульсом. При более высокой скорости газов возможно достижение уровн  относительных скоростей, достаточного дл  нарушени  устойчивости крупных капель. Скорость жидких отходов в момент впрыска не должна быть ниже или выше скорости потока продуктов сгорани  более , чем на 1О%. В противном случае начальна  относительна  скорость капель может достигать критической величины, достаточной дл  дроблени  капель, что щэнведет к увеличению пылеуноса из печ Пример конкретного осуществлени  способа. Огневому обезвреживанию подвергает с  щелочной сток производства капролактама , содержащий до 25% натриевых солей низких дикарбоновых кислот, а так же до 2% циклогексанола и смол. Расход стоков -4м /ч. Щелочной сток подвергают огневой обработке в вертикальной циклонной печи с гарнисажной футеровкой. В Головной зоне сжигают мазут с помощью четьфех горелок. В продукты горени  с температурой впрыскивают шапочной сток с помс цью 8 механических центробежных форсунок, установленных непосредственно в объеме по ходу дымовых газов в поперечном сечении циклонной печи, в зоне скоростей продуктов сгорани  65-7О м/с Давление щелочного стока перед форсунками поддерживают, исход  из величины начальной скорости струи капель из сопла форсунок равной 60-75 м/с. Капли щелочного стока испар ютс , ор ганические примеси окисл ютс , а соли натри  переход т в карбонат натри , который в виде расплава вытекает из лётки циклонной печи. Выход расплава составл ет 80% от исходного содержани  нагри  (теоретический расход) в сточной во де. Отход щие дымовые газы содержат: CO,f 1О,0%, ,1%, ,О%, ,0%. При огневой обработке щелочного стока по известному способу-прототипу наблюдаетс  повыщенный унос соды с дымовым  газами. Коффициент уплавпввани  расплава составл л в этом случав 65%. Таким образом, за счет подавлени  процесса вторичного дроблени  капель жидких отходов при одновременном увеличении времени их пребывани  в цнкловной печи обеспечиваетс  увеличение выхода расплава минеральных солей, что в целом приводит к повыщенню надежноети и эффективности процесса огневой обработки токсичных жидких отходов, содержащих органические и минеральные компоненты. Формула изобретени  Способ огневой обработки жидких отходов в циклонной печи, включающий подачу распыленных жидких отходов в высокотемпературные продукты сгорани  топлива , вывод газообразных гфодуктов ;обезвреживани  и расплава минеральных солей, отличающийс  тем, чгто с целью увеличени  выхода расплава и повыщени  надежности и эффективности процесса, жидкие отходы подают по направлению движени  потока продуктов сгорани  топлива в зону со скорост ми продуктов сгорани  40-7 О м/с, причем скорость подачи жидких отходов поддерживают на уровне 9О-11О% от скорости щзодуктов сгорани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертиза - . 1.Шурыгин А.П. и др. Огневое обезвреживание промышленных сточных вед, Киев, Техника, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР N9 219735, кл. С О2 С 5/О4, 1967.