Экология СПРАВОЧНИК

Для огневого обезвреживания сточных вод применяются шахтные, камерные, барабанные вращающиеся, циклонные печи, топки котельных агрегатов и др. На начальном этапе развития огневого метода специальные топочные устройства для обезвреживания сточных вод не разрабатывались. Незначительное количество сточных вод, подвергавшихся огневому обезвреживанию, направляли в существующие технологические и энергетические установки (топки котельных агрегатов, металлургические печи и др.) или уничтожали открытым способом на свалках в смеси с жидким топливом.

Далее

Простейшим специальным устройством для огневого обезвреживания сточных вод является камерная печь (рис. 1), оборудованная горелочными устройствами для сжигания жидкого или газообразного топлива и форсунками для распыливания сточной воды [17; 45; 92]. При наличии в сточной воде минеральных веществ за камерой сгорания (обезвреживания) устанавливаются золоулавливающие камеры.

Далее

Циклонные печи (топки) нашли довольно широкое распространение для сжигания различных топлив [15; 48; 98]. В СССР, начиная с 50-х годов, проводятся многочисленные научно-исследовательские работы по использованию циклонного принципа в печах для тепловой обработки мелкозернистых материалов (обжиг, плавление, восстановление окислов и др.) и осуществляется широкое внедрение циклонных печей в промышленность [81; 83; 97; 99; 100].

Далее

Огневое обезвреживание сточных вод является сложным физико-химическим процессом, состоящим из различных физических и химических стадий. В рабочей камере реактора огневого обезвреживания протекает процесс горения топлива, распыляются жидкие производственные отходы, происходит испарение движущихся капель, смешение и нагрев паров с дымовыми газами, химическое реагирование компонентов производственного отхода (окисление, восстановление, термическое разложение и др.). При наличии в производственном отходе минеральных примесей рабочий процесс осложняется образованием в результате испарения капель твердых или расплавленных минеральных частиц, уносимых из рабочей камеры с дымовыми газами или улавливаемых на стенках реактора и удаляемых из него в виде расплава. Указанные стадии рабочего процесса совмещены по времени, а в значительной степени — ив пространстве.

Далее

Для отопления циклонных реакторов установок огневого обезвреживания сточных вод, как правило, используется газообразное и жидкое энергетическое топливо, но могут сжигаться и различные горючие газообразные и жидкие производственные отходы.

Далее

Для высокофорсированного сжигания газа в головной части циклонного реактора необходимо применять короткофакельные горелки. Как известно, наиболее короткий факел имеют горелки с полным предварительным смешением газа с воздухом. Типовые горелки полного предварительною смешения инжекционного типа, широко применяемые в промышленности, для отопления циклонных реакторов не пригодны. Из-за переменного противодавления в циклонном реакторе они теряют свое основное преимущество — авторегулируемость соотношения топливо — воздух при переменной нагрузке. Кроме того, из-за повышенного противодавления в циклонном реакторе газ к ин-жекционным однопроводным горелкам должен подводиться с повышенным давлением. Для отопления циклонных реакторов наиболее целесообразно применение дутьевых горелок предварительного смешения прямоточного типа с многоструйной периферийной или центральной подачей газа. Многоструйная подача газа под углом к потоку воздуха интенсифицирует смесеобразование и приводит к уменьшению длины и объема смесителя. При вводе газа под углом 90° к потоку воздуха при правильно спроектированном смесителе для завершения смешения требуется ориентировочно длина смесителя не более 25 диаметров газовыпускных отверстий [26].

Далее

Процесс горения распыленного жидкого топлива по сравнению с горением газа является более сложным и длительным из-за дополнительных стадий — испарения капель и горения коксового остатка (для мазута). Кроме того, жидкие топлива нефтяного происхождения содержат углеводородные соединения, склонные к термическому разложению как в паровой, так и в жидкой фазе, что может быть причиной закоксовывания форсунок и образования коксовых отложений на стенках циклонного реактора.

Далее

При математическом описании процесса приняты некоторые допущения. В качестве испаряющейся жидкости принята вода, не содержащая примесей. Рассматривается движение изолированной (одиночной) капли, начальная скорость которой принимается равной скорости истечения воды из форсунок. На основе литературных данных [37; 94] принято, что при распыливании жидкостей механическими центробежными форсунками коалесценция капель отсутствует. Поля скоростей несущего газового потока в циклонном реакторе принимаются осесимметричными, что наблюдается и в действительности в циклонных реакторах с двусторонним и многосторонним подводом топливовоздушной смеси. Температура газового потока усредняется по всему объему зоны испарения. Турбулентные пульсации в потоке не оказывают влияния на траектории движения капель. Испаряющиеся капли воды не влияют на характер движения газовой среды. Лучистый теплообмен при нагреве и испарении капель не учитывается. С учетом указанных допущений исследуемый процесс описывается следующей системой уравнений.

Далее

Важнейшие показатели процесса огневого обезвреживания — санитарно-гигиеническая и экономическая эффективность — зависят от способа отопления реактора; тонины, угла распыливания и способа ввода распыленной сточной воды в реактор; геометрических характеристик реактора; аэродинамической структуры газового потока в реакторе (уровня крутки потока, интенсивности турбулентности, соотношения между первичным и вторичным воздухом и др.); концентрации и физико-химических свойств примесей сточной воды (температуры плавления и кипения минеральных веществ; термостойкости, летучести, сродства к кислороду, склонности к образованию коксового остатка для органических веществ и др.); температурного уровня процесса; общего коэффициента расхода воздуха.

Далее

Наиболее обстоятельные исследования процесса огневого обезвреживания жидких производственных отходов в циклонных реакторах проведены на стендовых установках Московского энергетического института и на некоторых опытно-промышленных установках. Один из вариантов стендового циклонного реактора МЭИ приведен на рис. 28, а технологическая схема установки — на рис. 29.

Далее

Исследования проводились на стендовом циклонном реакторе МЭИ и на некоторых промышленных установках с использованием различных сточных вод и модельных растворов. Ниже приводятся результаты этих исследований, позволившие выявить влияние отдельных режимных параметров на показатели процесса (табл. 2). В таблицу включены результаты опытов, в которых обеспечивались достаточно большие удельные нагрузки реакторов и высокая полнота окисления примесей (потери тепла от химического недожога не превышали 0,5%, а ХПК для конденсата дымовых газов было не более 100 мг02/л) при температурах отходящих газов, близких к минимально допустимым, и при низких значениях коэффициента расхода воздуха. Данные табл. 2 могут быть использованы для выбора режимных параметров процесса обезвреживания при проектировании промышленных установок.

Далее

Большинство органических веществ в процессе испарения капель сточной воды полностью переходит в паровую фазу. В отличие от них органические соединения металлов чаще всего полностью не испаряются, а лишь подвергаются термическому разложению с образованием конденсированных частиц, в которых могут содержаться горючие вещества (кокс, высокомолекулярные органические соединения), окисляющиеся в дальнейшем по законам гетерогенных реакций. Эти реакции протекают значительно медленнее гомогенных газовых, поэтому успешное протекание процесса огневого обезвреживания сточных вод, содержащих органические соединения металлов, будет возможно только при более жестких условиях организации процесса и снижения удельных нагрузок реакторов.

Далее

Из минеральных соединений азота в сточных водах чаще всего встречаются азотная кислста и ее соли, соли азотистой кислоты, аммиак и его производные, циан-содержащие соединения и др., из органических— амины, нитросоединения и нитрильные соединения. При обезвреживании сточных вод, содержащих эти соединения, возможно появление в отходящих дымовых газах сверхравновесных концентраций окислов азота и чрезвычайно токсических веществ — циана и цианистого водорода, образующихся за счет термической диссоциации азотсодержащих соединений и радикальных реакций различных промежуточных веществ, образующихся в процессах окисления органических соединений азота, с атомарным азотом.

Далее

Эффективность работы установок огневого обезвреживания во многом зависит от принятой технологической схемы и типа применяемого реактора.Значительное снижение стоимости обезвреживания сточных вод возможно при использовании тепла отходящих газов, являющегося основной статьей расходной части теплового баланса печей огневого обезвреживания. При относительно низкой агрегатной нагрузке установок огневого обезвреживания наиболее целесообразным является глубокое регенеративное использование тепла отходящих газов, которое позволяет резко сократить удельный расход топлива. В установках с агрегатной нагрузкой более 3—4 т/ч выгоднее внешнее (энергетическое) применение тепла отходящих газов для производства пара или горячей воды в котлах-утилизаторах. Рациональная схема использования тепла отходящих газов определяется агрегатной нагрузкой установки и во многом зависит от состава конкретной сточной воды и физико-химических свойств ее примесей. В целях экономии капитальных затрат, ускорения строительства и упрощения условий эксплуатации является оправданной работа установок с малой агрегатной нагрузкой, а также установок временного назначения, без использования тепла отходящих газов.

Далее

По составу загрязнений сточные воды можно разделить на три больших класса: / — сточные воды, содержащие только органические вещества, не образующие при горении минеральных веществ; II — сточные воды, содержащие органические и минеральные вещества или только органические, но образующие при своем сгорании минеральные соединения; III — сточные воды, содержащие только негорючие минеральные вещества.

Далее

При огневом обезвреживании сточных вод, содержащих только органические соединения, не образующие при горении минеральных веществ, а также газообразных и жидких горючих отходов, не включающих минеральных веществ, может применяться простейшая технологическая схема без утилизации тепла и очистки отходящих газов (рис. 42, а). Отходящие из печи дымовые газы перед выбросом в трубу охлаждаются до необходимой температуры путем впрыска в газоход технической воды или присадки холодного воздуха.

Далее

Отношение высоты циклонного реактора к его диаметру обычно составляет 2—2,5. Диаметр пережима равен 0,5— 0,7 диаметра циклонного реактора. Чаще всего используются реакторы вертикального типа, в отдельных случаях могут найти применение и горизонтальные.

Далее

Правильный выбор режимных параметров обеспечивает высокую санитарно-гигиеническую эффективность процесса обезвреживания. От них зависит расход топлива на процесс, затраты на которое являются основной составляющей стоимости обезвреживания.

Далее

Тип циклонного реактора (горизонтальный или вертикальный, с вторичным или без вторичного дутья, с гарнисажной или кирпичной футеровкой) выбирается с учетом физико-химических свойств и концентрации примесей в сточной воде.

Далее

Перед составлением теплового баланса циклонного реактора должна быть выбрана принципиальная технологическая схема установки с системами теплоисполь-зования и очистки отходящих газов (см. гл. 4). Составлению теплового баланса циклонного реактора, имеющего своей целью определение расхода топлива на реактор и выхода дымовых газов, предшествуют расчеты горения примесей сточной воды и определение тепловых эффектов побочных химических превращений, происходящих с мине- ральными веществами.

Далее

На установках огневого обезвреживания в качестве топлива используются различные горючие газы, в том числе и отбросные. Это затрудняет выпуск нормалей на газогорелочные устройства и часто требует их индивидуального проектирования для отдельных установок. Рассмотрим более подробно методику расчета горелок с многоструйной подачей газа (рис. 56).

Далее

При отоплении циклонных реакторов жидким топливом или при сжигании в них жидких горючих производственных отходов наиболее целесообразно применение механических центробежных форсунок или пневматических форсунок низкого давления (см. гл. 2). Эти же типы форсунок целесообразно применять и для распыливания сточных вод.

Далее