Способ сжигания содержащих солеобразователи материалов и устройство для его осуществления

 

Сущность: связывание солеобразователей с твердыми веществами при сжигании горючих ископаемых, мусора или т.п. добавкой основных твердых веществ, особенно CaCO₃ или MgCO₃ , достигается тем, что влагосодержание горючих ископаемых, мусора или т.п. устанавливают до 10 - 35 мас.%. Основные вещества добавляют к горючим ископаемым, мусору или т.п. при равномерном распределении. После добавки основных веществ горючие ископаемые, мусор или т.п. пребывают в герметичных условиях, так что устанавливается состояние насыщения водяным паром. Затем смесь сжигают при температуре топочного слоя, которая лежит ниже температуры термической диссоциации образующихся из основных веществ и галогенов соединений. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для сжигания содержащих солеобразователи материалов, при которых к ним добавляют перед сжиганием основные вещества, особенно СаСО₃ или MgCO₃.

Можно противодействовать образованию кислых газов при сжигании мусора или горючих ископаемых добавкой основных веществ. Можно примешивать к сухому мусору основные вещества в форме карбоната кальция (СаСО₃) или карбоната магния (MgCO₃) и делать из смеси брикеты, затем брикеты сжигать при сравнительно высоких температурах.

Основные вещества можно вдувать в топочное пространство при измельчании в порошок (сжигание в псевдоожиженном слое). Добавка основных веществ нейтрализует образующиеся при сжигании кислоты. Часть химически превращенных солеобразователей находится в шлаке после процесса сжигания в безопасной форме.

Известен способ сжигания содержащих солеобразователи материалов путем добавки к ним основных веществ с последующим сжиганием смеси и дожиганием газообразных продуктов [1].

Известно устройство для сжигания содержащих солеобразователи материалов, включающее средства их подачи, герметичный корпус, камеры горения и дожига, выполненные с керамическими стенками и перегородками для многократного изменения направления газов, теплообменник и средства подачи воздуха под топочный слой камеры горения.

Целью изобретения является повышение эффективности.

Цель достигается тем, что материалы предварительно увлажняют до содержания влаги 10-35%, нагревают до 180-300^оС и выдерживают в герметичных условиях в течение более 10 мин, после чего равномерно добавляют основные вещества, полученную смесь сжигают в слое при температуре термической диссоциации образующихся минеральных солей.

Температуру топочного слоя поддерживают ниже 850^оС. Основные вещества добавляют в виде раствора или суспензии. Дожигание осуществляют при температуре более 900^оС.

Устройство оборудовано установленным перед камерой горения средством для ввода основных веществ, выполненным в виде капельницы и наклонной теплопроводной стенкой, к верхнему краю которой прикреплен с наклоном к камере дожига лист, а к нижнему краю - расположенное над топочным слоем камеры горения основание с отверстиями.

Способ позволяет уже перед топочным слоем получить практически 100%-ное превращение солеобразователей в безвредные соединения, которые имеют высокую прочность, следовательно, высокую температуру термической диссоциации. В результате этого возможно удерживать новые соединения практически полностью в шлаке, если температура сгорания регулируется таким образом, чтобы температура топочного слоя была ниже этой температуры диссоциации. Для обычных, содержащихся в мусоре солеобразователей (преимущественно галогенов) при применении карбоната кальция или карбоната магния температура термической диссоциации 850^оС или выше, так что без предшествующей проверки мусора устанавливают преимущественно температуру топочного слоя ниже 850^оС, предпочтительно ниже 810^оС. При этом эффективная для сжигания мусора температура в топочной камере лежит при известных условиях значительно выше, так что эффективного сжигания мусора достигают и при установлении температуры топочного слоя ниже 850^оС.

Стехиометрическое отношение между основными веществами и солеобразователями составляет около 2:1. Стехиометрическое отношение зависит от вида подачи основных веществ, следовательно, от достигнутого тонкого распределения основных средств внутри горючих ископаемых, мусора или т.п. Равномерное распределение, следовательно, хорошее смешивание основных веществ с горючими ископаемыми, с мусором или т.п. достигают, если основные вещества распыляют.

Регулированием влагосодержания горючих ископаемых, мусора, и регулированием состояния насыщения водяным паром в период пребывания достигают того, что основные вещества могут практически полностью реагировать с галогенами в горючих ископаемых или в мусоре. Так как реакции протекают экзотермически, происходит нагревание. В результате этого происходит выпаривание, которое приводит к сушке горючих ископаемых, мусора или т.п. и позволяет сжигать их в топочном слое.

Время пребывания в герметичных условиях между подачей твердых веществ и сжиганием составляет по меньшей мере 10 мин. При непрерывно протекающем способе время пребывания можно обеспечить за счет транспортировки горючих ископаемых, мусора или т.п. от загрузочного устройства для основных веществ к топочному слою. В любом случае насыщение водяным паром должно наступать минимально при 40^оС для создания хороших условий реакции.

Образованные при добавке карбоната кальция или карбоната магния с галогенами соединения представляют, например, СаCl₂, CaSO₄, Ca(NO₃)₂ или MgCl₂, MgSO₄ и Mg(NO₃)₃. Эти вещества имеют высокие температуры термической диссоциации, которых не достигают при сохранении температуры топочного слоя ниже 850^оС, так что эти вещества остаются в шлаке, которые можно применять в качестве строительного материала, например для дорожного строительства.

Основные вещества можно добавлять как суспензию или раствор основных веществ. При этом влагосодержание горючих ископаемых, мусора и т.п. устанавливают 25 об.%.

Если основные вещества добавляют в расположенном перед топочным слоем подающем устройстве, ограниченном боковой стенкой с большой теплоизлучающей поверхностью, которая нагревается газообразными продуктами сгорания топочного слоя, можно устанавливать температуру для искомого превращения на топочном слое солеобразователей в безвредные твердые вещества с высокими температурами диссоциации, без необходимости проведения для этого дополнительных нагревов. При этом установленная в подающем устройстве температура составляет 180-300^оС, предпочтительно 300^оС.

Регулирование низкой температуры топочного слоя можно достигать тем, что выше топочного слоя устанавливают пониженное давление отсосом газа. Пониженное давление может составлять предпочтительно 0,3 мбар, причем скорость потока в топочной камере должна быть < 3 м/с.

Благодаря подаче основных веществ и сохранению низкой температуры топочного слоя снижается появление неорганических кислых газов. Однако при сжигании горючих ископаемых или мусора или т.п. регулярно образуются также углеводороды. Можно уменьшать или предотвращать загрязнение воздуха углеводородами дожиганием дымовых газов. Для этого содержащие углеводороды дымовые газы нагреваются при помощи дополнительной горелки до температур выше 900^оС, а именно в течение такого времени, чтобы углеводороды - и при случае образованная окись углерода - превращались до двуокиси углерода. Подобный период времени для дожигания связан с очень большими затратами и требует высокого расхода энергии.

Можно дожечь углеводороды, если выше топочного слоя расположить камеру дожигания, стенки которой выполнены из излучающего инфракрасные лучи материала, предпочтительно из керамики, причем особые преимущества дают соединения SiC. При этом газообразные продукты сгорания автоматически способствуют тому, что в камере дожигания создается температура выше 900^оС, преимущественно 1050-1250^оС. Благодаря керамическим перегородкам интенсивность инфракрасного излучения для газообразных продуктов сгорания усиливается, молекулы углеводородов диссоциируют до СО₂ и НО₂ или СО₂ и NO₂, если время воздействия инфракрасного излучения составляет более 0,1 с. В камере дожигания можно обрабатывать также газообразную окись серы и газообразную окись азота таким образом, что их можно направлять как газообразную серную кислоту и газообразную азотную кислоту в конденсатор, где они отводятся из отработанного воздуха как кислый конденсат.

Для сохранения равномерной высокой температуры в камере дожигания выгодно отсасывание газообразных продуктов сгорания, если ниже топочного слоя расположена подача свежего воздуха, в случае необходимости дросселированного. Благодаря этому выше топочного слоя в зоне газообразных продуктов сгорания благодаря вторичному воздуху не имеется перепада температур. Вследствие этого подача вторичного воздуха не мешает дополнительной реакции.

Регулируемым отсасыванием газообразных продуктов сгорания можно поддерживать температуру топки при желательной низкой величине. Кроме того, можно препятствовать тому, чтобы через топочный слой засасывалось слишком много воздуха для сжигания, который не требуется для сжигания и который мог бы снизить температуру выше топочного слоя. Мерой для правильного сжигания, особенно в случае неполной нагрузки, является сохранение содержания свободного кислорода в камере дожигания 3 об.% или ниже. Поэтому целесообразно измерять содержание свободного кислорода в камере дожигания и соответственно регулировать отсасывание.

На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит герметичный корпус 1 с подающим ленточным транспортером 2. Подающий ленточный транспортер 2 имеет на своей верхней стороне захватывающие клинья 3, которые поднимаются с наклоном в направлении ленточного транспортера и затем в форме зуба пилы круто опускаются и образуют в результате этого крутой выступ 4. Крутой выступ 4 при движении ленточного транспортера 2 по наклонной поверхности перемещает скользящие горючие ископаемые в направлении транспортировки.

Подача горючих ископаемых производится от верхней стороны корпуса 1 через дозировочное устройство 5, например дозировочный шнек или барабанный шлюз. В конце ленточного транспортера 2 горючие ископаемые падают через ступень 6 на расположенную ниже плоскость, на которой находится топочная решетка 7. С движением ленточного транспортера 2 соединен шибер 8, который перемещает дальше горючие ископаемые на топочной решетке 7, где они образуют топочный слой. Под топочной решеткой 7 находится ящик 9 для золы, стенка которого имеет отверстие 10 для подачи свежего воздуха. Для подачи свежего воздуха служит и дроссельный клапан 11, при помощи которого регулируют поток свежего воздуха. Перед топочной решеткой 7 находится на верхней стороне корпуса 1 подающее устройство 12 для раствора или суспензии основных твердых веществ. Подающее устройство 12 имеет капельницу 13, при помощи которой дозируют добавку основных веществ.

Выше топочной решетки 7 находится камера 14 дожигания, которая принимает газообразные продукты сгорания. Камера 14 дожигания имеет керамические боковые стенки 15 и керамическую промежуточную перегородку 16, которая расположена таким образом, что образуются вертикальный нагнетательный трубопровод 17 и вертикальный противоточный трубопровод 18, который связан с выходом 19. К выходу 19 присоединяется отдельный (не показано) теплообменник обычной конструкции.

Указывающая на подающее устройство 12 керамическая наружная стенка 15' имеет большую теплоизлучающую поверхность. Излучаемое ею тепло поглощается теплопроводящей стенкой 20, которая простирается, начинаясь ниже ленточного транспортера 2 при наклоне к топочной решетке 7, показывая путь наверх. Теплопроводящая стенка нагревается отдаваемым керамической наружной стенкой 15' тепловым излучением до температуры, обеспечивающей достаточную температуру реакции в зоне подающего устройства 12. Предпочтительно здесь устанавливается температура около 300^оС, которая благоприятствует превращению галогенов с добавленными основными веществами до безопасных продуктов реакции с высокими температурами диccоциации.

Расположенный немного ниже капельницы 13 верхний край стенки 20 продолжается листом 21, расположенным под углом к наружной стенке 15'. Лист 21 имеет отверстия для конденсационной жидкости, через которые поступает между стенкой 20 и наружной стенкой 15' охлажденная в верхней области корпуса 1 конденсационная жидкость, капающая через отверстие в керамическом основании 22 между стенкой 20 и наружной стенкой 15' на топочную решетку 7 так, что образуется циркуляция.

Конструкция камеры 14 дожигания при сохранении низкой скорости потока для газообразных продуктов сгорания обеспечивает соответствующим регулированием отсоса достаточное время пребывания газообразных продуктов сгорания в области высоких температур. В результате этого газообразные продукты сгорания превращаются желательным образом.

Формула изобретения

1. Способ сжигания содержащих солеобразователи материалов путем добавки к ним основных веществ с последующим сжиганием смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, материалы предварительно увлажняют до содержания влаги 10 - 35%, нагревают до 180 - 300^oС и выдерживают в герметичных условиях в течение более 10 мин, после чего равномерно добавляют основные вещества, полученную смесь сжигают в слое при температуре термической диссоциации образующихся минеральных солей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру топочного слоя поддерживают ниже 850^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что основные вещества добавляют в виде раствора или суспензии.

4. Устройство для сжигания содержащих солеобразователи материалов, включающее средства их подачи, герметичный корпус, камеру горения, выполненную с керамическими стенками, и дополнительную камеру с керамическими перегородками для многократного изменения направления движения газов, теплообменник и средства подачи воздуха под топочный слой камеры горения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено установленными перед камерой горения средством для ввода основных веществ, выполненным в виде капельницы, и наклонной теплопроводной стенкой, к верхнему краю которой прикреплен с наклоном к камере дожига лист, а к нижнему краю - расположенное над топочным слоем камеры горения основание с отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1