Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов

Полезная модель относится к области термической утилизации отходов. Решаемая техническая задача: Обеспечение возможности утилизации переувлажненных нефтяных остатков и загрязненных органикой грунтов за счет конструктивных особенностей газификатора и интенсификации процесса дожига, проводимого в режиме взаимодействия газифицирующего агента с твердой фазой в виде «острых» струй. Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов, содержит газификатор с средством перемещения материала (шнеком) и системой загрузки сырья, топку с горелочным устройством, дожигатель, узел каталитического окисления, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу. Газификатор состоит из одной, или нескольких расположенных друг над другом, снабженных шнеками, секций с внешним обогревом, горизонтальные оси которых наклонены под углом в 4° по ходу движения материала в дожигатель, винтовые поверхности шнеков в продольном направлении имеют переменную конфигурацию. дожигатель помещен в обогревательную камеру, соединенную с выходом дымовых газов из циклонной топки и снабжен системой вертикальных труб для подачи нагретого газифицирующего агента во внутренний объем дожигателя. Нижняя часть дожигателя снабжена камерой, объем которой равен 1/5 его внутреннего объема, а нижняя часть камеры снабжена узлом вывода твердой фазы, соединенным транспортной системой с системой загрузки нефтешламов. Транспортировка твердой фазы из дожигателя в систему загрузки может осуществляется пневмотранспортом.

Полезная модель относится к области термической утилизации отходов.

Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов, содержит газификатор с средством перемещения материала (шнеком) и системой загрузки сырья, топку с горелочным устройством, дожигатель, узел каталитического окисления, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу,

Газификатор состоит из одной, или нескольких расположенных друг над другом, снабженных шнеками, секций с внешним обогревом, горизонтальные оси которых наклонены под углом в 4° по ходу движения материала в дожигатель, винтовые поверхности шнеков в продольном направлении имеют переменную конфигурацию, дожигатель помещен в обогревательную камеру, соединенную с выходом дымовых газов из циклонной топки и снабжен системой вертикальных труб для подачи нагретого газифицирующего агента во внутренний объем дожигателя Нижняя часть дожигателя снабжена камерой, объем которой равен 1/5 его внутреннего объема, а нижняя часть камеры снабжена узлом вывода твердой фазы, соединенным транспортной системой с системой загрузки нефтешламов. Транспортировка твердой фазы из дожигателя в систему загрузки нефтешламов может осуществляется пневмотранспортом.

Известна установка УЗГ-1М, предназначенная для утилизации замазученных грунтов и нефтезаводских отходов, содержащая горизонтально расположенную вращающуюся печь с горелочным устройством с системами загрузки сырья и разгрузки. /www.sep.debryask.ru/.

Недостатком данной установки является то, что исходное сырье, представляющее собой влажную липкую массу, при поступлении в печь налипает на стенки, образуя плохо прогреваемые конгломераты. В результате увеличивается время необходимое для термического разложения и снижается производительность установки. Другим недостатком установки является отсутствие многоступенчатой газоочистной системы.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по конструкции основного оборудования, принципу работы и достигаемому результату является установка для переработки отходов, содержащая горизонтально расположенный газификатор с обогревательной камерой, снабженный шнеком-ворошителем, размещенным по продольной оси его внутреннего объема, соединенного с верхней частью внутреннего объема вертикальной камеры дожигания и с горелкой топки, причем вход обогревательной камеры соединен с топкой, а выход - с каталитическим дожигателем, выход из которого соединен с газовым объемом теплообменника нижняя часть которого, выполненная в виде вертикального канала, является входным соплом скруббера ударного действия. Камера дожигания может использоваться также для активации полукокса для чего она снабжена каналом для подачи газообразного газифицирующего агента (паровоздушная или водовоздушная смесь) в ее нижнюю часть. (Свидетельство на полезную модель РФ №16193 «Установка для переработки отходов»).

Недостатком данной установки является то, что при поступлении в газификатор влажной и липкой массы нефтешламов, из-за ограниченной возможности ее перемещения шнеком-ворошителем в наиболее холодной части газификатора - зоне загрузки образуется застойная область, заполненная переувлажненным, плохо прогреваемым материалом, что препятствует поступлению свежего сырья и снижает производительность установки. Кроме того, для обеспечения поступления к сырью тепла, необходимого для испарения влаги и его термического разложения, требуется большая теплообменная поверхность, что ведет к росту геометрических размеров газификатора и, как следствие, к увеличению его металлоемкости.

Недостатком является также образование прочных конгломератов полукокса, что затрудняет его транспортировку и сжигание.

Настоящая полезная модель предназначена для интенсификации процесса утилизации переувлажненных нефтесодержащих материалов (нефтешламов) и загрязненных органикой грунтов за счет предотвращения возможности образования прочных конгломератов полукокса в газификаторе и интенсификации процессов тепло- и массообмена.

Указанные технические результаты достигаются за счет следующего:

Сооружение газификатора из расположенных друг над другом секций позволяет в случае необходимости обеспечить необходимую суммарную величину теплообменной поверхности газификатора при небольшой общей длине установки, а также обеспечить ее более интенсивный и равномерный обогрев.

Добавление в исходный материал золы, выводимой из дожигателя, снижает прочность кокса, образующегося при нагреве нефтешламов в газификаторе и предотвращает, тем самым, возможность образования трудноликвидируемых конгломератов.

Обеспечение наклона в 4° горизонтальных осей секций газификатора по ходу движения материала обеспечивает сток влаги и выделяющихся на первом этапе термического разложения легких фракций нефтепродуктов в сторону дожигателя и облегчает транспортировку материала.

Переменная конфигурация винтовых поверхностей шнеков позволяет обеспечить на первом этапе, в зоне нагрева, активное продольное перемещение липкой влажной массы, далее, в зоне сушки и в зоне пиролиза - обеспечить активное перемешивание материала и далее, в зоне поступления в дожигатель - перемалывание полукокса.

Снабжение дожигателя системой вертикальных труб для подачи газифицирующего агента в виде «острых струй» на поверхность слоя твердой фазы, поступающей в нижнюю часть дожигателя, позволяет обеспечить условия активного тепло- и массообмена между газифицирующим агентом и газифицируемым материалом в режиме взвешенного слоя.

Снабжение нижней части дожигателя камерой, объем которой равен 1/5 его внутреннего объема, позволяет постоянно иметь в этой камере объем уже прошедшего термическую обработку твердого материала, равный обрабатываемому в момент времени, что позволяет производить порционный, более качественный дожиг полукокса, а также постоянно иметь над узлом вывода твердой фазы столб твердого материала, что защищает этот узел от температурного воздействия.

Снабжение узла вывода системой транспорта позволяет передавать твердую фазу непосредственно в узел загрузки нефтешламов.

Полезная модель поясняется чертежом, фиг.1, где изображен продольный разрез предлагаемой установки.

Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных oрганикой грунтов, содержит газификатор - 1, состоящий из расположенных друг над другом секций - 2, с внутренними узлами перемещения материала (шнеками) - 3 и системой загрузки сырья - 4, топку - 5 с горелочным устройством - 6, расположенный в обогревательной камере - 7 дожигатель - 8 с камерой - 9, узлом вывода твердой фазы - 10, коллектором - 11 и системой вертикальных труб - 12 для подачи газифицирующего агента, каталитический дожигатель - 13, теплообменник - 14, систему газоочистки - 15, дымосос - 16, дымовую трубу - 17 и транспортную систему - 18..

Установка работает следующим образом:

В горелочное устройство - 6 подают воздух и топливо. Образующиеся при сжигании топлива дымовые газы выводятся из циклонной топки - 5 во внутренний объем обогревательной камеры - 7, где через стенки отдают тепло на нагрев воздуха в коллекторе - 11 и твердой фазы в дожигателе - 8. Далее дымовые газы поступают в обогревательные каналы секций газификатора - 2, где через стенки отдают тепло на нагрев находящегося там материала. После выхода из последней секции дымовые газы выводятся в каталитический дожигатель - 13, где в режиме полного окисления осуществляется сжигание окиси углерода и остаточных концентраций органических компонентов. После каталитического дожигателя газы

поступают в жаротрубный теплообменник - 14, где, отдав часть тепла на нагрев воды. циркулирующей в межтрубном пространстве, подаются в систему газоочистки - 15. Дымовые газы освобождаются от мелкой пыли, дополнительно охлаждаются в мокром скруббере и через дымосос - 16 и дымовую трубу - 17 выбрасываются в атмосферу.

Исходное сырье загружается во внутренний объем первой секции газификатора через систему загрузки - 4, смешивается с золой, передаваемой из дожигателя транспортной системой - 18 и перемещается шнеками - 3 вдоль продольных осей секций, сначала в виде влажной массы, а затем, по мере высыхания, в виде рыхлого подвижного слоя, что обеспечивает хорошие условия теплообмена. В процессе продвижения материала, но мере нагрева, из него выделяется остаточная влага, летучие компоненты нефтепродуктов и, в конечном счете, осуществляется пиролиз его органической составляющей. Конечным продуктом этих процессов является коксовый остаток (полукокс), который из выхода последней секции ссыпается в нижнюю часть дожигателя. Первые порции полукокса заполняют камеру - 9 и, в дальнейшем, этот столб материала служат промежуточным, постоянно обновляемым, буфером между слоем обрабатываемого материала в нижней части дожигателя и узлом вывода твердой фазы (зольного остатка) - 10.

В коллектор - 11 подается газифицирующий агент, который нагревается дымовыми газами до температуры 500-600°С и через систему вертикальных труб - 12, в виде «острых» струй подается в нижнюю часть дожигателя, где осуществляется сжигание органических компонентов полукокса, поступающего из последней секции газификатора. В результате взаимодействия «острых» струй воздуха с частицами полукокса образуется область интенсивно циркулирующего вихревого слоя горящих частиц где, за счет интенсивного физического взаимодействия частиц и выгорания горючих компонентов, происходит уменьшение их геометрических размеров и, в конечном счете, мелкие зольные частицы вместе с продуктами горения покидают дожигатель.

В камере - 9 накапливаются термически обработанные зольные остатки, которые выводятся из установки через узел вывода твердой фазы - 10 в транспортную систему - 18.

Продукты горения после дожигателя, поступают противоходом во внутренние объемы секций газификатора, где, отдав тепло на сушку и пиролиз органической составляющей исходного сырья, обогащаются продуктами пиролиза и парами воды и после выхода из последней секции поступают в циклонную топку, где осуществляется их огневое обезвреживание.

Дымовые газы после циклонной топки проходят путь, описанный выше.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность утилизации переувлажненных нефтешламов и загрязненных органикой грунтов и интенсифицирует процессы тепло- и массообмена.

Источники информации:

1. «Установка УЗГ-1М, предназначенная для утилизации замазученных грунтов и твердых горючих нефтесодержащих отходов». /www.sep.debryask.ru/.

2. «Установка для получения активного угля».Свидетельство на полезную модель РФ №18172.

1. Установка для утилизации нефтешламов и загрязненных органикой грунтов, содержащая газификатор с средством перемещения материала (шнеком) и системой загрузки сырья, топку с горелочным устройством, дожигатель, узел каталитического окисления, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу, отличающаяся тем, что газификатор состоит из одной, или нескольких расположенных друг над другом, снабженных шнеками, секций с внешним обогревом, горизонтальные оси которых наклонены под углом в 4° по ходу движения материала в дожигатель, винтовые поверхности шнеков в продольном направлении имеют переменную конфигурацию, дожигатель помещен в обогревательную камеру, соединенную с выходом дымовых газов из циклонной топки и снабжен системой вертикальных труб для подачи нагретого газифицирующего агента во внутренний объем дожигателя, нижняя часть которого снабжена камерой, объем которой равен 1/5 его внутреннего объема, а нижняя часть камеры снабжена узлом вывода твердой фазы, соединенным транспортной системой с системой загрузки нефтешламов.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что транспортировка твердой фазы из дожигателя в систему загрузки осуществляется пневмотранспортом.