ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2083923
КАМЕРА ДОЖИГАНИЯ ОТХОДОВ
Имя изобретателя: Армишева Г.Т.; Батракова Г.М.; Вайсман Я.И.; Карманов В.В.; Коротаев В.Н.; Петров В.Ю.; Сорокин А.И.; Юсупов Р.М.
Имя патентообладателя: Пермский государственный технический университет; Товарищество с ограниченной ответственностью "Конвэк"
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1994.10.25
Изобретение относится к термической переработке отходов. Камера дожигания
отходов содержит металлический цилиндрический корпус с торцевыми фланцами и
футеровкой 3 из огнеупорного материала. Корпус снабжен рубашкой со штуцерами для
подачи охлаждающего агента. Футеровка имеет центральный осевой канал не менее 70 мм с
отверстиями ввода и вывода газов диаметром (0,3 - 1,0)d, который заполнен насадкой из
материала футеровки размером каждого элемента футеровки (0,15 - 0,3)d.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к устройствам для термической переработки, отходов и
может использоваться в химической промышленности и коммунальном хозяйстве для
снижения токсичности выбросов реакторов термической обработки отходов.
Известно устройство для сжигания газообразных горючих отходов, обеспечивающее
касание фронтом пламени стенок камеры сгорания [1]
Устройство содержит реакционную камеру туннельного типа с увеличенным
диаметром и длиной: Dт 3Dг, Lт (3 4)Dг. Центральный угол прямоточного
факела приблизительно равен 25 град, что обеспечивает касание факела о стенки, исключая
при этом подсос в туннель холодных дымовых газов и уменьшая потери тепла излучением. На
выходе из туннеля предусмотрена огнеупорная стенка. Однако при этом вследствие
теплообмена со стенкой печи сжигания не исключена возможность образования
пристеночного слоя газа, в котором происходит сохранение и (или) образование вредных
органических соединений, например, полихлорированных диоксинов, из недогоревших
сажевых частиц и радикалов, всегда присутствующих в пламени.
Известно устройство для дожигания отходов, выполненное в виде решетки из огнеупорного
материала, позволяющее вести процесс при температуре выше 1250 К в агрессивных средах и
разрушающий пристеночный холодный слой за счет создания преграды на пути газового
потока [2] Однако сразу после решетки пристеночный слой формируется вновь, в результате
чего такое решение оказывается непригодным для обработки диоксиногенных отходов,
требующих времени пребывания не менее 2 4 с в зоне с температурой 1400 1600 К. Увеличение
толщины решетки недостаточно эффективно вследствие охлаждения газа во внешних
каналах. Ремонт решетки затруднен в связи с необходимостью ее демонтажа.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является
дожигатель, содержащий металлический корпус в виде цилиндра диаметром 50 мм из
нержавеющей стали Х18Н10Т с торцевыми фланцами, при этом снаружи цилиндра установлен
нагреватель из нихромовой проволоки. Корпус и нагреватель теплоизолированы снаружи
слоем кварцевой стекловаты. Внутренняя полость корпуса выполняет функцию реакционной
камеры. Разогревание реакционной камеры осуществляется до адиабатической температуры
горения дожигаемой смеси (1250 К) и имеет целью разрушение холодного пристеночного слоя
газа. В процессе эксплуатации на вход камеры подают продукты неполного сгорания
керосина с температурой 750 850 К. Полнота дожигания составляет 55% [3]
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого
технического результата, заключается в следующем.
Материал зоны дожигания не обеспечивает возможность работы на коррозионноактивных
средах, образующихся, например, при сжигании хлорсодержащих отходов. Нагрев при помощи
проволоки не представляет возможности работы при температуре выше 1300 К вследствие
возможности выхода нагревателя из строя, данная температура недостаточна для
догорания полихлорированных диоксинов, которое достаточно эффективно протекает при
температуре выше 1400 К. Невысокая степень дожигания также, вероятно, связана с низкой
температурой реакционной зоны. Опыт эксплуатации аналогичных устройств показывает,
что в случае выхода нагревателя из строя ремонт требует полного снятия теплоизоляции
для замены нихромовой проволоки.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении условий
дожигания и упрощении ремонта дожигателя.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения,
заключается в том, что улучшение условий дожигания достигается за счет разрушения
ламинарного холодного пристеночного слоя газа, ответственного за образование и
сохранение токсичных соединений. При этом причина разрушения ламинарного слоя
заключается в газообмене между ядром потока и пристеночной областью и турбулизации
пристеночного слоя насадкой.
Технический результат достигается тем, что в камере дожигания отходов, содержащей
металлический корпус в виде цилиндра с торцевыми фланцами, внутренняя поверхность
камеры снабжена футеровкой из огнеупорного материала с центральным осевым каналом
диаметром d не менее 70 мм с отверстиями ввода и вывода газов диаметром (0,3 1,0)d,
заполненным насадкой из материала футеровки размером каждого элемента (0,15 0,3)d.
Технический результат, кроме того, достигается тем, что насадка выполнена в виде колец
Рашига, цилиндров, шаров или кускового материала, внутренний диаметр D камеры имеет
размер не менее 200 мм и длину L (2 10)D, а корпус камеры снабжен рубашкой для охлаждения.
Фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства в продольном сечении; на фиг. 2
элемент насадки.
Устройство содержит металлический цилиндрический корпус 1 с внутренним диаметром D не
менее 200 мм и длиной L, равной от двух до десяти D с фланцами 2 на торцах, снабженный
внутренней теплоизоляцией футеровкой 3 толщиной до 0,4D из коррозионно- и жаростойкого
материала, например, динаса, с центральным внутренним каналом диаметром d не менее 70 мм,
в торцах которого находятся входное и выходное отверстия для дожигаемого газа
диаметром от 0,3 до 1d. Входным отверстием при помощи фланца дожигатель состыкован с
источником высокотемпературного газа, например, с камерой сжигания отходов. Корпус
может быть снабжен рубашкой 4 со штуцерами 5 для подачи охлаждающего агента, например,
воды или воздуха. Внутренний канал дожигателя заполнен насадкой 6 из того же материала,
из которого изготовлена футеровка, размером каждого элемента (0,15 0,30)d. Насадка может
быть выполнена в виде шаров, цилиндров, колец Рашига, кускового материала.
УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
Во входное отверстие подают отходящие газы камеры сжигания отходов со средней
температурой 1000 3000 К и со скоростью не ниже 30 м/с. Поток газов разбивается насадкой 6 на
отдельные струи, которые под разными углами атаки сталкиваются между собой и со
стенкой футеровки 3 по всей длине камеры, не давая стабилизироваться пристеночному
слою. Размер насадки 6 в пределах 0,15
0,3d обеспечивает возможность равномерной ее укладки, кроме того, при скорости потока не
ниже 30 м/с потоки газа при движении к стенке через насадку сохраняют достаточный напор
для дестабилизации процесса формирования холодного пристеночного слоя, что
обеспечивает эффективность работы дожигателя. Футеровка снижает потери тепла в
окружающую среду и защищает корпус камеры от действия высокой температуры и
агрессивной среды. Из камеры газ через выходное отверстие направляют на дальнейшую
обработку. Предлагаемое устройство позволяет при правильном выборе толщины и
материала футеровки и насадки производить обработку агрессивных газов при
температуре выше 1250 К, насадка способствует относительной задержке в камере твердых
углеродистых частиц, являющихся основным исходным материалом при ресинтезе диоксинов
и тем самым их активному выгоранию, отсутствие холодного пристеночного слоя
способствует лучшему выгоранию термоустойчивых органических соединений, необходимое
время контакта обеспечивается свободным выбором объема внутреннего канала футеровки.
Ремонт сводится к дозаполнению канала насадкой.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Камера дожигания отходов, включающая цилиндрический металлический корпус с
отверстиями для ввода и вывода газа, футерованный огнеупорным материалом канал,
заполненный газопроницаемой насадкой, отличающаяся тем, что внутренний канал имеет
диаметр d не менее 70 мм, размеры отверстий ввода и вывода газа диаметром (0,3 10)d, а размер
элемента насадки составляет h (0,15 0,3)d.
2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что насадка выполнена в виде колец Рашига, шаров или
кускового материала.
3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что корпус камеры с внутренним диаметром не менее 200 мм
снабжен рубашкой для охлаждения.
Версия для печати
Дата публикации 20.02.2007гг
вверх
|
