УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СТОЧНЫХ ВОД КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Полезная модель относится к коксохимическому производству и может быть использована для сжигания сточных вод.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сточные воды коксохимического производства являются одним из самых опасных источников загрязнения окружающей среды токсичными и опасными веществами. После осуществления комплекса различных способов очистки сточные воды на многих действующих предприятиях используются для различных нужд. Однако объемы образования сточных вод значительно превосходят потребности в их вторичном использовании, поэтому избытки подлежат обезвреживанию.
Термическое обезвреживание промышленных отходов является универсальным методом, позволяющим уничтожать сточные воды, содержащие токсичные и опасные вещества, например, при сжигании. Сущность огневого метода заключается в распылении сточных вод в топочные газы, имеющие высокую температуру (более 1000°C). Вода при этом полностью испаряется, органические примеси сгорают с образованием безвредных газовых продуктов. Основным недостатком является высокая стоимость процесса термического обезвреживания, вследствие большого расхода газообразного топлива, например, природного газа (М.Н. Бернандинер, А.П. Шурыгин «Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов», М., Химия, 1990, с. 23-34).
В коксохимическом производстве в качестве газообразного топлива для сжигания сточных вод может быть использован коксовый газ, излишки которого в настоящее время уничтожаются факельным методом.
АНАЛОГИ
Известна шахтная печь для огневого обезвреживания жидких отходов, представляющая собой вертикальную цилиндрическую шахту, содержащую расположенные чередующимися рядами форсунки для распыления жидкости и тангенциальные горелки, при этом камера имеет пережимы между рядами форсунок и горелок (а.с. №393538, МПК F23g 7/00, F27b 1/08, С02с 5/04, опубл. 27.12.1973).
Недостатками устройства являются следующие: низкая эффективность обезвреживания жидких отходов, высокий расход газообразного топлива, расположение горелок в зоне высоких температур, что может приводить к их преждевременному выходу из строя и снижению надежности работы устройства.
ПРОТОТИП
Известна печь для сжигания жидких отходов, содержащая вертикальную цилиндрическую камеру сгорания, форсунку для подачи жидких отходов, тангенциально направленную газовую горелку, отводящий газоход, установленный в верхней части камеры, при этом печь дополнительно содержит камеру дожигания и установленную над камерой сгорания тангенциально газовую горелку дожигания над камерой сгорания, сообщающиеся посредством перепускного отверстия, находящегося в нижней стенке камеры дожигания. При этом камера дожигания снабжена обтекателем, установленным между перепускным отверстием и отводящим газоходом (полезная модель №34994, МПК F24G 7/04, опубл. 20.12.2003). Горелки подключены к топливному трубопроводу и воздушному трубопроводу. Поток горячих газов, образующихся при сжигании топлива и воздуха, закручивает в окружном направлении жидкие отходы, истекающие из форсунок, что способствует интенсивному и устойчивому процессу горения. Установка камеры дожигания обеспечивает полноту обезвреживания отходов.
Недостатками устройства является высокий расход топлива для сжигания отходов. Использование принудительной подачи воздуха также повышает энергоемкость устройства. Кроме того, расположение горелок в зоне высоких температур может приводить к их преждевременному выходу из строя, что снижает надежность работы устройства. Отсутствие пусковых горелок также снижает надежность работы. Пусковые горелки служат не только для запуска устройства, они обеспечивают постоянное наличие в нем факела, что предотвращает возможность взрыва газовоздушной смеси.
Задачей полезной модели является создание устройства, обеспечивающего снижение экономических и энергетических затрат, повышение надежности обезвреживания сточных вод коксохимического производства с использованием в качестве газообразного топлива коксового газа.
Поставленная задача полезной модели достигается тем, что в устройстве для сжигания сточных вод, включающем вертикальную цилиндрическую камеру сгорания с жаростойкой футеровкой, снабженную форсунками для распыления сточной воды, газовыми горелками для сжигания топлива, отводящий газоход, расположенный в верхней части камеры, форсунки для распыления сточной воды расположены ярусами в радиальном направлении по высоте камеры, при этом нижняя стенка камеры имеет сквозные параллельные щели, сообщающиеся с воздухораспределительной камерой, дополнительно установленной под камерой сгорания, снабженной двумя водозаборными патрубками, а газовые горелки размещены попарно под нижней стенкой вдоль щелей.
При этом дополнительно устройство снабжено пусковыми газовыми горелками, расположенными в нижней части камеры. Дополнительно устройство снабжено радиальными форсунками для распыления технической воды для охлаждения дымовых газов, расположенными в верхней части камеры сгорания перед отводящим газоходом.
Группа форсунок, расположенных ярусами, позволяет подать в камеру большой объем сточной воды, обеспечивая при этом более тонкое распыление и более равномерное распределение капель по сечению камеры сгорания.
Расположение горелок для сжигания коксового газа попарно параллельно щелям в количестве, обеспечивающем подачу в камеру значительных объемов коксового газа, позволяет создать зону горения, достаточную для эффективного испарения воды и сжигания органических примесей.
Расположение горелок для сжигания коксового газа под футеровкой нижней стенки предохраняет их от воздействия высоких температур в камере сгорания.
При совмещении в устройстве камеры сжигания с воздухораспределительной камерой процесс горения коксового газа происходит без принудительного нагнетания воздуха. При этом в горелках применяется многоструйная подача газа. При попарном расположении вдоль параллельных щелей смежные горелки образуют встречные многоструйные потоки коксового газа, которые в смеси с воздухом через щели затягиваются в камеру сгорания. Разделение потока газа, подаваемого в горелку, на множество мелких струй улучшает качество смешения газа и воздуха перед их воспламенением, что обеспечивает интенсивность и устойчивость процесса горения.
Устройство позволяет эффективно обезвреживать значительные объемы сточных вод при низких экономических и энергетических затратах, при этом обеспечивается его надежная работа.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг. 2 разрез А-А. Устройство для сжигания сточных вод коксохимического производства содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания 1, футерованную огнеупорным кирпичом 2, форсунки для распыления сточных вод 3 расположенные по высоте камеры 1 радиально в три яруса. Число ярусов зависит от объема сжигаемых сточных вод. Верхний ярус образуют форсунки 4 для распыления технической воды для охлаждения дымовых газов. Ярус форсунок 4 расположен в камере сгорания 1 перед отводящим газоходом 5. Камера 1 имеет на нижней футерованной стенке сквозные параллельные щели 6, сообщающиеся с воздухораспределительной камерой 7, дополнительно установленной под камерой сгорания 1. Воздухораспределительная камера 7 снабжена двумя водозаборными патрубками 8, расположенными напротив друг друга, с регулирующими клапанами подачи воздуха (на фиг. не показаны). Газовые горелки 9 размещены попарно под нижней стенкой камеры 1 параллельно щелям 6. При этом сквозные отверстия, выполненные в один ряд на боковой поверхности каждой горелки (на фиг. не показаны), на двух смежных горелках 9 развернуты друг к другу и создают два встречных потока мелких струй газа. Две пусковые горелки 10 коксового газа находятся в нижней части камеры сгорания 1 и расположены симметрично напротив друг друга.
Устройство работает следующим образом.
Сточную воду коксохимического производства подают через распылительные форсунки 3 в камеру сгорания 1. Коксовый газ через газовый коллектор (на фиг. не показано) поступает в пусковые горелки 10 и газовые горелки 9. В горелках 9, расположенных попарно под нижней стенкой, коксовый газ смешивается с воздухом и через щели 6 попадает в камеру сгорания 1. Поток горячих газов, образующихся при сжигании коксового газа и воздуха, поднимается вверх. Сточная вода, распыленная в восходящем потоке, испаряется, органические примести сгорают. На первом ярусе температура горячих газов составляет 1200°C, на втором - 1000°C, на третьем 800-1000°C. Отходящие газы перед поступлением в отводящий газоход 5 охлаждают технической водой, подаваемой через форсунки 4, до 650°C.
При использовании предлагаемой полезной модели достигается одновременное эффективное термическое обезвреживание сточной воды и коксового газа, что предотвращает загрязнение окружающей среды.