Термическое дожигание осуществляется с помощью горелок либо в специальных камерах. Основным усложняющим обстоятельством является проблема взрывоопасности процесса.
При дожигании углеводородные компоненты окисляются до СО2 и Н2О, а другие загрязнители, например галоген – и серосодержащие органические соединения химически изменяются, приобретая форму, эффективно удаляемую из газового потока. Безопасность процесса очистки обеспечивается концентрацией компонента в исходном газе в определенных пределах, температурным режимом и оптимизацией использования теплоты сгорания.
Любой углеводородный загрязнитель имеет определенную величину нижнего предела воспламенения (НПВ), что предопределяет необходимость точного определения номенклатуры загрязнителей в газе. Зная номенклатуру взрывоопасных загрязнителей, необходимо обеспечить такие режимы, при которых скорость движения газов будет минимальной, а содержание органических примесей – максимально возможным по отношению к НПВ, но не менее 25% от НПВ. Газоход должен иметь простую трассу без образования «карманов», дополнительных емкостей и т.п., в которых возможно скопление органических компонентов, так как в местах скоплений концентрация их зачастую превышает НПВ.
Системы дожигания отличаются достаточно широким разнообразием как по способам обработки очищаемых газов, так и по конструкции аппарата термического окисления.
Различают три способа обработки:
- перемещение исходного газа в качестве топлива по трубопроводу к горелке;
- смешивание газа с воздухом в горелке, причем скорость подачи газа и воздуха должна быть выше, чем скорость распространения пламени от горелки по подающим трубопроводам;
- смешивание газа с воздухом до взрывобезопасной концентрации до подачи газа в горелку.
В любом случае требуется обеспечить необходимое давление в газовой магистрали с помощью специальных устройств (компрессоров и т.п.).
В системах термического окисления применяются несколько типов горелок. В горелки с регулируемой подачей топлива газы поступают под давлением после предварительной очистки от конденсирующихся продуктов и мелкодисперсных частиц; давление в газоходе выдерживается постоянным, а свежий воздух подается к горелке по отдельной магистрали.
В горелках V-образной формы газ и сжатый воздух смешиваются в точке разделения потоков; для обеспечения полноты сгорания скорость подачи воздуха от 10 до 15 м/с.
Многоструйные (многофорсуночные) горелки представляют собой достаточно сложную конструкцию, состоящую из нескольких параллельно работающих труб Вентури, камеры предварительного воспламенения и горелок, количество которых соответствует числу труб Вентури.
Применяются также горелки с предварительным смешением газа и воздуха, а также форсуночные горелки, в системах которых имеется камера предварительного воспламенения, в которую в распыленном виде подаются нефтепродукты или другие жидкие топлива из органических отходов.
Существует несколько различных систем термического обезвреживания, отличающихся друг от друга температурой процесса, гидродинамическими условиями в зоне реакции и временем пребывания газов в реакционной зоне.
Различают камерные печи, печи с циклонным движением газов, регенеративные установки термического обезвреживания, аппараты со струйным смешением, системы обезвреживания в технологических аппаратах (например, в котлах).
Камерные печи - одни из первых промышленных аппаратов термоочистки. Обычно рабочее пространство печи делится на две камеры: камеру горения вводимого в систему топлива и камеру смешения, куда вводится очищаемый воздух. Гидродинамические условия в указанных зонах печей существенно отличаются, и поэтому требуется специальное перемешивание потоков. Время пребывания газов в камере смешения составляет 3-5 с, удельный расход тепла на обезвреживание 270-280 ккал/м3 очищаемого газа.
В настоящее время более распространены печи термического обезвреживания с использованием циклонного принципа движения газов. Циклонный принцип обеспечивает интенсивное перемешивание
потоков и, как следствие, эффективное дожигание при меньших (0,1 - 0,5 с), чем в камерных печах, временах пребывания газов в реакционной камере. Такие печи применяют для дожигания газов в производстве битума, синтетических жирных кислот, на нефтеперерабатывающих заводах, в цехах эмалирования проводов электротехнических предприятий. Циклонное движение газов позволяет значительно снизить расходы тепла (до 200 ккал/м3 очищаемого газа) по сравнению с камерным дожиганием.
В ряде случаев кислородсодержащие выбросы сжигают в топках котельных и других технологических агрегатов, где загрязненный воздух используется в качестве дутьевого. Степень очистки газов таким способом от органических кислот и альдегидов достигает 99 - 100 %.
Процессы термического обезвреживания применяют при производстве технического углерода.
Одним из наиболее экономичных и перспективных методов считается термическое обезвреживание с использованием регенеративных теплообменников. Эти аппараты состоят из камеры горения и двух (или более) слоев регенеративной насадки. Периодическое изменение направления движения обезвреживаемых газов через слои насадки, либо вращение слоев насадки при неизменном направлении движения газов обеспечивают регенерацию тепла горячих очищенных газов и нагрев исходного очищаемого газа.
Отходящие газы систем дожигания являются высокотемпературными, в связи с чем экономически выгодно утилизировать тепловую энергию, а с экологической точки зрения – снизить тепловое загрязнение атмосферы выбросами. Способы и технические средства для этих целей зависят от основной технологии производства (номенклатуры и концентрации энергоемких загрязнителей) и характера процесса термического окисления (состава продуктов неполного сгорания).
Поможем написать любую работу на аналогичную тему