Блок термической утилизации

Полезная модель относится к способу и устройству для термического обезвреживания (дожигания) окисляемых веществ. Такие способы и устройства известны из уровня техники. Они служат, в частности, для дожигания загрязняющих компонентов, содержащихся в газовых выбросах (например, кислых газах) или жидких стоках промышленных предприятий. Согласно законодательным предписаниям по защите от выбросов загрязняющие компоненты могут содержаться в выбросах лишь в концентрациях, определенных соответствующими предельными значениями, так что доочистка отработанного воздуха, как правило, должна проводиться в обязательном порядке.
Простая возможность снижения концентрации таких веществ ниже предельных значений состоит в дожигании постоянно горючих, т.е. окисляемых веществ, в соответствующем устройстве, причем они превращаются в безвредные или менее вредные вещества, как то: вода, диоксид углерода и т.п.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является блок термической утилизации, состоящий из аппарата термического дожига, основной и пилотной горелки, обвязочных трубопроводов топливного газа, кислого газа, воздуха, включая необходимую для работы блока запорную, регулирующую, отсечную арматуру, фильтры, воздуходувки, дымовую трубу, узел оперативного учета газа, тепловую изоляцию и систему электрического обогрева, полевые контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации, локальную систему управления (http://www.gas-burners.ru/acid gases after-burner container.php).
Недостатками данного технического решения являются: высокая тепловая нагрузка на внешние элементы аппарата термического дожига, необходимость охлаждения дымовых газов перед их отводом в атмосферу, возможность погасания пламени при повышенном содержании негорючих компонентов в утилизируемых газовых выбросах, возможность термического обезвреживания только газообразных промышленных выбросов.
Задачами, на которые направлено заявляемое техническое решение, являются устранение указанных недостатков, расширение арсенала технических средств в данной области, а также расширение возможностей применения данного аппарата для термического обезвреживания жидких стоков промышленных предприятий.
Данные задачи решаются за счет того, что аппарат термического дожига, включающий основные и пилотные горелки, выполнен в форме вертикального цилиндрического аппарата, во внутреннем объеме которого посредством жаропрочного экрана выделены область сгорания топливного и кислого газов и область охлаждения и разбавления продуктов сгорания, при этом область сгорания топливного и кислого газов находится в центре аппарата термического дожига и со всех сторон окружена областью охлаждения и разбавления продуктов сгорания. При этом в аппарате термического дожига нижняя часть жаропрочного экрана может быть выполнена из горелочного камня цилиндрической формы, ограничивающего область стабилизации горения и устойчивого пламени основной и пилотной горелок, а верхняя часть жаропрочного экрана представляет собой цилиндрическую обечайку из жаропрочной перфорированной стали. При этом утилизируемые газы подаются тангенциально в зону устойчивого пламени в нижней части жаропрочного экрана, а соотношение объема области сгорания кислого и топливного газа и расхода кислых газов выбрано таким, чтобы время нахождения кислых газов в области сгорания кислого и топливного газа
было не менее 2 с. При этом аппарат термического дожига может быть оборудован трубопроводом подачи утилизируемых жидких стоков и форсуночным узлом для их мелкодисперсного распыления в области сгорания топливного газа.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, являются снижение тепловой нагрузки на внешние элементы аппарата термического дожига, отсутствие необходимости охлаждения дымовых газов перед их отводом в атмосферу, возможность обезвреживания выбросов с повышенным содержанием негорючих компонентов (негорючих газовых смесей) в утилизируемых газовых выбросах, возможность термического обезвреживания жидких стоков промышленных предприятий.
Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - аппарат термического дожига.
На фиг. 2 - блок термической утилизации с аппаратом термического дожига.
На фиг. 3 - аппарат термического дожига в разрезе.
Блок термической утилизации, состоит из аппарата термического дожига 1, основной и пилотной горелки 2, обвязочных трубопроводов топливного газа 3, кислого газа 4, воздуха 5. Включает в себя комплект необходимой для работы запорной, регулирующей и отсечной арматуры, фильтров, воздуходувок 6. Снабжен дымовой трубой 7, узлом оперативного учета газа 8, тепловой изоляцией и системой электрического обогрева. Включает в себя полевые контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации, локальную систему управления. Аппарат термического дожига выполнен в форме вертикального цилиндрического аппарата 9, во внутреннем объеме которого посредством жаропрочного экрана 10 выделены область сгорания топливного и кислого газов 11 и область охлаждения и разбавления продуктов сгорания 12. Область сгорания топливного и кислого газов находится в центре аппарата термического дожига и со всех сторон окружена областью охлаждения и разбавления продуктов сгорания. Нижняя часть жаропрочного экрана 10 может быть выполнена из горелочного камня 13 цилиндрической формы, ограничивающего область стабилизации горения 14 и область устойчивого пламени 15 основной и пилотной горелок 2. Верхняя часть жаропрочного экрана 10 представляет собой цилиндрическую обечайку 16 из жаропрочной перфорированной стали. Утилизируемые газы подаются тангенциально в зону устойчивого пламени 15 в нижней части жаропрочного экрана 10. Соотношение объема области сгорания кислого и топливного газа 11 и расхода кислых газов выбрано таким, чтобы время нахождения кислых газов в области сгорания кислого и топливного газа было не менее 2 с. Аппарат термического дожига может быть оборудован трубопроводом подачи утилизируемых жидких стоков 17 и форсуночным узлом для их мелкодисперсного распыления в области сгорания топливного газа.
Работает устройство следующим образом: утилизируемые промышленные выбросы подводятся к трубопроводу кислых газов 4 (или к трубопроводу подачи утилизируемых жидких стоков 17) и по нему вдуваются (впрыскиваются) в зону устойчивого пламени 15 в нижней части жаропрочного экрана 10. За счет высокой температуры и присутствия кислорода в зоне устойчивого пламени загрязняющие окисляемые компоненты промышленных выбросов сгорают, переходя в безопасные (или менее опасные) вещества. Основная и пилотная горелки 2, работающие на топливном газе и атмосферном воздухе подаваемыми по
обвязочным трубопроводам топливного газа 3 и воздуха 5 обеспечивают выделение достаточной тепловой мощности и достижение температуры прохождения окислительных реакций загрязняющих компонентов. Комплект запорной, регулирующей и отсечной арматуры, фильтров, воздуходувок 6 обеспечивает заданный режим работы блока термической утилизации. Дымовая труба 7 обеспечивает отвод и рассеивание продуктов сгорания. Узел оперативного учета газа 8 обеспечивает контроль расхода газа. За счет присутствия тепловой изоляции и системы электрического обогрева поддерживается требуемая температура топливного газа, температура нагретых поверхностей лежит в допустимых пределах. Полевые контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации, локальная система управления поддерживают в автоматическом режиме работоспособность блока термической утилизации. Область сгорания топливного и кислого газов находится в центре аппарата термического дожига и со всех сторон окружена областью охлаждения и разбавления продуктов сгорания за счет чего снижается тепловая нагрузка на внешние элементы аппарата термического дожига. Газовые выбросы подаются тангенциально в зону устойчивого пламени 15 в нижней части жаропрочного экрана 10. За счет тангенциального входа газовых выбросов улучшается их смешение с раскаленными продуктами сгорания топливного газа и обеспечивается увеличенное время контакта. В случае оборудования блока термической утилизации трубопроводом подачи утилизируемых жидких стоков 17 и форсуночным узлом жидкие стоки мелкодисперсно распыляются в области сгорания топливного газа, испаряются, а загрязняющие компоненты, содержащиеся в стоках сгорают, смешиваясь с продуктами сгорания топливного газа.