УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ
DEVICE FOR THERMAL NEUTRALIZATION OF INDUSTRIAL EFFLUENTS

Изобретение относится к устройствам для термической нейтрализации огневым методом жидких отходов, преимущественно, технологических сточных вод - промышленных стоков, образующихся на газоконденсатных и нефтяных месторождениях.
Основной проблемой создания установок для термической нейтрализации огневым методом промышленных стоков является большие затраты энергоресурсов.
Известно горизонтальное факельное устройство, предназначенное для термического обезвреживания промышленных стоков, содержащие тело Коанда, внутри которого выполнено отверстие в виде сопла Вентури, оснащенного в узкой части диффузора завихрителем, а на выходе эжекторной приставкой, состоящей из трех коаксиально расположенных патрубков, смещенных вдоль оси, образующих между собой кольцевые щели (Патент РФ №2113657 от 14.06.1996 МПК F23D 14/02).
Недостатком данного устройства является осаждение на сопле Вентури механических частиц, входящих в состав промышленных стоков.
Известно устройство для термической нейтрализации промышленных стоков, которое включает в себя горизонтально размещенные факельные горелки, предпочтительно, две, коллектор газа, патрубок входа газа, с размещенным на торце огнепреградителем, коллектор промышленных стоков, патрубок входа промышленных стоков, при этом коллекторы газа и промышленных стоков подсоединены к факельным горелкам, при этом устройство снабжено рассекателем в виде тела Коанда, размещенным на коллекторе, параллельно горизонтальным факельным горелкам установлена дежурная горелка, а в корпусах, выполненных в виде труб, размещены запальная горелка и датчик контроля пламени, напротив выхода газожидкостной смеси из факельных горелок установлен узел рециркуляции, выполненный из двух коаксиально установленных труб, при этом внутренняя труба выполнена короче наружной, на входе узла рециркуляции размещен сужающийся патрубок, а на выходе узла рециркуляции установлен расширяющийся патрубок таким образом, что между торцами внутренней трубы и внутренними поверхностями сужающегося патрубка и расширяющегося патрубка, а также между внутренней трубой и наружной трубой образуется кольцевое пространство (Патент РФ №2460017 от 31.03.2011, МПК F23G 7/04, F23N 5/00).
Основным недостатком данного устройства является снижение эффективности нейтрализации промышленных стоков при изменении производительности устройства в широком диапазоне.
Наиболее близким к заявляемой по технической сущности и достигаемому эффекту, является устройство для сжигания промышленных стоков, которое содержит обечайку с профилированным входом и выходом, запальную и дежурную горелки и форсунку для распыливания жидкого компонента, преимущественно, промышленных стоков. Обечайка установлена на раме. Горелки расположены в выходной части упомянутой обечайки. Форсунка расположена внутри обечайки. Выходная часть осевого канала форсунки выполнена профилированной. Внутри обечайки напротив выходной части форсунки соосно или практически соосно с ней установлено полое тороидальное кольцо для подачи топливного газа. На внутренней поверхности кольца выполнены сквозные каналы, соединяющие полость внутри упомянутого кольца с окружающей средой. В выходной части обечайки установлены основные горелки для подачи топливного газа с общим коллектором. Эти горелки выполнены в виде полых цилиндрических обечаек, внутренняя полость которых связана с коллектором подачи топливного газа. В их входной части выполнены каналы для подачи воздуха. В выходной части установлен рассекатель в виде звездообразной профилированной фигуры. Продольные оси указанных горелок наклонены внутрь обечайки (Патент РФ №2494310 от 26.04.2012, МПК F23D 11/02 - прототип).
Указанное устройство работает следующим образом.
Топливный газ подается в трубопроводы газовой горелки горелочного устройства в виде двух потоков - один поток на основные горелки, другой - в полость полого тороидального кольца. Топливный газ внутрь каждой основной горелки подается из общего коллектора, а воздух - через каналы, выполненные в их входной части. Для стабилизации процесса горения, в выходной части каждой основной горелки установлен рассекатель. Поток газа, истекающий из основных горелок, воспламеняется при помощи дежурной и запальной горелок.
Промышленные стоки подаются во входную часть форсунки и далее движутся к выходной части осевого канала. Проходя профилированный выходной канал, струя промышленных стоков профилируется и приобретает форму выходной части наконечника, в данном случае, форму звезды с четырьмя лучами. Такое профилирование позволяет уменьшить характерный поперечный размер струи, увеличить периметр контакта компонентов топлива, в данном случае - жидких промышленных стоков и воздуха между собой, и, в конечном итоге, уменьшить длину нераспавшейся части жидкости.
Для регулирования степени профилирования, используется профилированный наконечник, наружная поверхность которого эквидистантна или практически эквидистантна внутренней поверхности форсунки, установленный с возможностью осевого перемещения внутри форсунки. При выдвижении вперед, по потоку, происходит увеличение толщины лучей профилированной струи промышленных стоков в виде звезды с четырьмя лучами, при движении назад, против потока, происходит утонение. Оптимальная толщина лучей струи подбирается в зависимости от режима работы горелки.
Из полости полого тороидального кольца, через сквозные каналы, выполненные в его стенках, подается топливный газ в виде дискретных струй, по числу каналов. Газ подается со скоростью звука. В этом случае расширение продуктов смесеобразования происходит по струям топливного газа, как по твердому телу, причем указанные струи в этом случае играют роль пространственной решетки, в виде нескольких лучей с общим центром, расположенным в месте пересечения струй, что также способствует улучшению условий смесеобразования.
Подготовленная таким образом смесь, состоящая из частиц промышленных стоков, воздуха и топливного газа, подается к выходу из обечайки, где воспламеняется при помощи основных горелок, имеющих общий коллектор подачи топливного газа и сгорает.
Недостатком данного устройства является неполная нейтрализация промышленных стоков, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности процесса нейтрализации за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.
Решение указанной задачи достигается тем, что предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков, согласно изобретению, содержит, обечайку с профилированным входом и выходом, установленную на раме, дежурную горелку расположенную внутри обечайки, горелку, расположенную на оси обечайки и представляющую собой полый цилиндрический корпус, соединенный с трубопроводом подачи топливного газа, трубу, соосно установленную внутри корпуса и соединяющую трубопровод подачи промышленных стоков со смесительной головкой, расположенной в выходной части корпуса горелки, при этом в смесительной головке выполнены смесительные камеры, расположенные под углом к оси горелки и соединенные с помощью отверстий, выполненных в смесительной головке, с кольцевым каналом, образованным внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью трубы, и внутренней полостью трубы, причем на наружной поверхности корпуса горелки равномерно по окружности установлены трубки, в выходной части которых установлены форсунки.
Предлагаемое устройство для термической нейтрализации промышленных стоков за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение эффективности процесса нейтрализации промышленных стоков за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид спереди устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 2 - вид сверху устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 3 - вид справа устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 4 - продольный разрез горелки устройства для термической нейтрализации промышленных стоков, на фиг. 5 - выносной элемент А - продольный разрез смесительной головки горелки устройства для термической нейтрализации промышленных стоков
Предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков, содержит обечайку 1 с профилированным входом и выходом, установленную на раме 2, дежурную горелку 3, расположенную внутри обечайки 1, горелку 4, расположенную на оси обечайки 1. Горелка 4 включает в себя: полый цилиндрический корпус 5, соединенный с трубопроводом подачи топливного газа, трубу 6, соосно установленную внутри корпуса 5 и соединяющую трубопровод подачи промышленных стоков со смесительной головкой 7, расположенной в выходной части корпуса 5 горелки 4.
В смесительной головке 7 выполнены смесительные камеры 8, расположенные под углом к оси горелки 4. При этом смесительные камеры 8 соединенные с помощью отверстий подачи топливного газа 9 и отверстий подачи промышленных стоков 10, выполненных в смесительной головке 7, с кольцевым каналом 11, образованным внутренней поверхностью корпуса 5 и наружной поверхностью трубы 6, и внутренней полостью трубы 12 соответственно.
На наружной поверхности корпуса 5 горелки 4 равномерно по окружности установлены трубки 13, в выходной части которых установлены форсунки 14.
Предложенное устройство для термической нейтрализации промышленных стоков работает следующим образом.
На дежурную горелку 3 подается топливный газ. Из системы управления подается команда на розжиг дежурной горелки.
После розжига дежурной горелки 3, в горелку 4 подается топливный газ и промышленные стоки.
Топливный газ подается в кольцевой канал 11 горелки 4. Часть топливного газа через трубки 13 и форсунки 14 поступает в атмосферу, где он смешивается с воздухом и образуется горючая смесь. Данная горючая смесь поджигается пламенем дежурной горелки 3 и бездымно сгорает. Оставшаяся часть топливного газа поступает в смесительную головку 7.
Промышленные стоки поступают по трубе 6 в смесительную головку 7 и далее через отверстия подачи промышленных стоков 10 в смесительные камеры 8.
Топливный газ, поступающий в смесительную головку 7 через отверстия подачи топливного газа 9, подается в смесительные камеры 8. В смесительных камерах 8 происходит перемешивание топливного газа и промышленных стоков и образование газожидкостной смеси. Полученная газожидкостная смесь поступает в атмосферу, где она смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая воспламеняется от высокотемпературных продуктов сгорания топливного газа, поступающего через трубки 13 и форсунки 14, и бездымно сгорает.
Использование предложенного технического решения позволит повысить эффективности процесса нейтрализации промышленных стоков за счет повышения качества распыливания промышленных стоков.