печь для сжигания жидких, газообразных и твердых отходов

Формула изобретения

Печь для сжигания жидких, газообразных и твердых отходов, включающая цилиндрический корпус, заключенный в кожух, трубопроводы для подачи сжигаемых отходов и воздуха, выполненные в виде тангенциальных вводов, отличающаяся тем, что между стенкой корпуса печи и кожухом установлена камера подачи части воздуха, выполненная в виде трубы, перфорированная поверхность которой переходит в гофрированную, причем отношение длины гофрированной поверхности к длине перфорированной поверхности не менее 0,2, а суммарная площадь отверстий перфорации поверхности составляет не менее 1,2 площади проходного сечения перфорированного трубопровода, трубопроводы для подачи основного и дополнительного воздуха, расположенные коаксиально относительно друг друга и соосно с камерой подачи воздуха, соединены между собой радиальными пластинами, равномерно распределенными по кругу, причем трубопровод для дополнительной подачи воздуха соединен с камерой подачи воздуха через кольцевой конусообразный клапан с регулируемым зазором.

Описание изобретения к патенту

Печь относится к устройствам огневого обезвреживания промышленных жидких, газообразных и твердых отходов и может быть использована в химической и других отраслях промышленности.

Известна циклонная печь (авт. свид. СССР 488619, В 04 С 5/181, опубликовано 20.01.76), включающая огнеупорный корпус с входным и выходными патрубками, конусное днище и бункер, на конусном днище установлена огнеупорная перегородка, образующая спиральный канал, переходящий в выходной патрубок.

Данная циклонная печь позволяет обеспечить высокотемпературные процессы пылеулавливания и температурной обработки. Но данная конструкция имеет недостатки: специфическое предназначение, так как относится к устройствам для улавливания высокотемпературной пыли и ее термической обработки и не предназначена обезвреживать жидкие и газообразные отходы.

Известна циклонная печь (авт. сввд. СССР 636451, F 23 G 7/04, опубликовано 10.12.78), включающая цилиндрический корпус с коническим днищем, центральной леткой для вывода расплава и крышкой, тангенциальный патрубок для подачи высокотемпературных газов и перегородку, образующую внутри циклонной печи спиральный канал, переходящий в выходной патрубок для отвода газов, устройства для ввода твердых отходов и присадок, размещенные на крышке печи, устройства для ввода жидких отходов, установленные тангенциально к корпусу и размещенные по ходу высокотемпературных газов, а перегородка выполнена с рубашкой охлаждения и установлена с зазором к коническому днищу, причем внутренняя поверхность перегородки выполнена с гарнисажной футеровкой.

Данная циклонная печь позволяет повысить эффективность обезвреживания отходов, содержащих органические и минеральные примеси.

Известна циклонная печь для сжигания жидких отходов (В.И.Филиппов, М.В. Сумароков "Термические способы обработки и уничтожения жидких горючих отходов промышленных предприятий." М., Стройиздат, 1976, стр.5), включающая вертикальный стальной корпус, выполненный в виде реторты, снаружи огражденный металлическим кожухом, узел горелок для подачи воздуха и отходов.

Указанная циклонная печь позволяет повысить эффективность обезвреживания жидких горючих промышленных отходов.

Данные конструкции имеют недостатки:

- сложность конструкции;

- высокую стоимость;

- жидкие отходы перед поступлением в камеру сгорания распыляются с помощью форсунок, поэтому, чтобы избежать забивки форсунок, жидкие отходы должны быть тщательно очищены, а зимой, когда отходы густеют, их тщательная очистка перед форсунками вообще неосуществима.

Известна печь для сжигания твердых, жидких и газообразных отходов (А.П. Титов, Г.П. Беспамятнов "Обезвреживание промышленных отходов." М., Стройиздат, 1980, стр.47), которая является наиболее близкой к заявляемому техническому решению и принята за прототип.

Печь для сжигания жидких и газообразных отходов состоит из цилиндрического корпуса, заключенного в кожух, трубопроводов, расположенных в верхней, средней и нижней зонах печи, для подачи жидких и газообразных отходов и воздуха, при этом дня увеличения турбулизации трубопроводы выполнены в виде тангенциальных вводов. В нижней части печи на трубопроводе для подачи отходов установлено сопло, где жидкие отходы диспергируются на мелкие капли воздушным потоком, подаваемым со скоростью 70-80 м/с. Перед соплом установлен шибер в виде пластины, перекрывающей проходное сечение сопла, и служит для регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеру печи.

Дополнительная турбулизация и рециркуляция газового потока обеспечивается подачей воздуха в печь через трубопровод, находящийся в верхней части печи противоположно направлению воздушных потоков в первых двух вводах.

Данная печь для сжигания жидких и газообразных отходов имеет следующие недостатки:

- при сжигании отходов, когда требуется снижение расхода воздуха на горение, скорость его движения по трактам подачи с неизменной геометрией уменьшается, что неизбежно приводит к ухудшению диспергирования жидких отходов и, следовательно, к неполному их сгоранию,

- шибер подвержен в работе засорению, заеданию, перекосам, а также не позволяет регулировать расход воздуха с точностью, обеспечивающей оптимизацию процесса сжигания, что приводит к образованию в футеровке печи глубоких впадин (до 100 мм) и к ухудшению тепломассообменных процессов в печи;

- сложность конструкции.

Цель изобретения - повышение эффективности сжигания жидких, газообразных и твердых отходов, увеличение срока эксплуатации печи.

Техническая сущность заявляемого изобретения в том, что предложена печь для сжигания жидких, газообразных и твердых отходов, которая включает: цилиндрический корпус, заключенный в цилиндрический кожух; трубопроводы для подачи сжигаемых отходов и воздуха, выполненные в виде тангенциальных вводов; камеру подачи воздуха, установленную между стенкой корпуса печи и кожухом, выполненную в виде трубы, перфорированная поверхность которой переходит в гофрированную, причем отношение длины гофрированной поверхности к длине перфорированной поверхности не менее 0,2, а суммарная площадь отверстий перфорации поверхности составляет не менее 1,2 площади проходного сечения перфорированного трубопровода.

Трубопроводы для подачи сжигаемых отходов, основного и дополнительного воздуха расположены коаксиально относительно друг друга и соосно с камерой подачи воздуха и соединены между собой несколькими радиальными пластинами, равномерно распределенными по кругу, причем трубопровод для дополнительной подачи воздуха соединен с камерой подачи воздуха через конусообразный клапан с регулируемым зазором.

Такое конструктивное решение позволяет:

обеспечить требуемую скорость подачи основного воздуха, которая является наилучшей для дробления жидких отходов для полного их сгорания, независимо от вида обезвреживаемых отходов при соответственном перепаде давления;

- обеспечить регулируемую подачу воздуха автономно на каждый ввод, необходимую для полного сгорания каждого вида обезвреживаемого отхода, обеспечивая тем самым оптимизацию процесса сжигания;

- устройству подачи воздуха работать без засорений, перекосов, заеданий;

- увеличить срок службы печи.

Печь для сжигания жидких, газообразных и твердых отходов представлена на чертеже.

Печь включает: огнеупорную цилиндрическую стенку печи 1, заключенную в кожух 2, в пространстве между которыми установлена камера подачи воздуха 3, выполненная в виде трубы, перфорированная поверхность 4 которой переходит в гофрированную 5, причем суммарная площадь отверстий перфорации составляет не менее 1,2 площади проходного сечения перфорированного трубопровода, а отношение длины гофрированной поверхности к длине перфорированной поверхности не менее 0,2.

Трубопроводы для подачи сжигаемых отходов 6, основного 7 и дополнительного 8 воздуха расположены коаксиально относительно друг друга и соединены между собой радиальными пластинами 9, 10, 11, 12, равномерно распределенными по кругу. Трубопровод для дополнительной подачи воздуха 8 соединен с камерой подачи воздуха 3 через кольцевой конусообразный клапан 13 с регулируемым зазором 14, образованным внутренней стенкой трубопровода 8 и наружной стенкой кольцевого конусообразного клапана 13.

На стенке кожуха печи 2 камера подачи воздуха 3 закреплена с помощью резьбовой муфты 15, на наружной поверхности которой установлен регулятор зазора 16 и имеется зазор 17, образованный торцами трубопроводов 6 для подачи отходов и 7 для подачи основной части воздуха.

Печь для сжигания жидких, газообразных и твердых отходов работает следующим образом. В камеру подачи воздуха поступает воздух, причем часть потока с постоянным расходом проходит через перфорированную стенку кольцевого конусообразного клапана 13 и направляется к трубопроводу для подачи основного воздуха 7, при этом его площадь обеспечивает оптимальную и постоянную во времени скорость воздушного потока, необходимую для наилучшего диспергирования жидких отходов.

В трубопровод для дополнительной подачи воздуха 8 через регулируемый зазор 14 поступает другая часть воздуха. Величина зазора изменяется с помощью регулятора зазора 16 и позволяет обеспечить дополнительную подачу воздуха на горение.

Скорость подачи основного воздуха остается постоянной независимо от изменения подачи дополнительного воздуха на горение. Для регулирования положения фронта пламени возможно изменение зазора 17 путем осевого смещения трубы отходов 6.

В результате такой организации подачи воздуха и отходов в камеру печи улучшается тепломассообмен, ускоряется процесс горения, что приводит к резкой интенсификации окисления продуктов неполного сгорания, и необходимость в дополнительной турбулизации и рециркуляции газового потока отпадает.

Предлагаемая печь создана в РНЦ "Прикладная химия" и имеет следующие технические показатели:

- температура в зоне горения - 1500-1600К;

- температура продуктов сгорания на выходе из печи - 1200-1300^oС;

- производительность по жидким отходам - 200 л/ч;

- тепловое напряжение камеры печи - 6,516⁶ ккал/м³ч.

В печи сжигали отходы, содержащие NН₃, Н₂S, ацетон и др.

Результаты представлены в табл. 1, 2.

Как видно из результатов, представленных в таблицах, печь обеспечивает полное сгорание обезвреживаемых отходов.