Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів

1. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, яка містить завантажувальний механізм, піч з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів, в якій виконаний випускний отвір для зливання шлаку у шлаківню, встановлені в печі пальник і сопло для подачі повітря горіння, камеру допалювання, яка з'єднана з піччю газопроводом та в якій установлені пальник, сопло для подачі повітря горіння і форсунка для розпилювання лужного розчину, рекуператор повітря горіння, газоохолоджувач і додатковий газоохолоджувач, рукав U 2 (19) 1 3 лужного розчину та сопло для подачі нагрітого повітря. Установка обладнана додатковим газоохолоджувачем, системою подачі палива до пальників печі і камери допалювання, системою подачі лужного розчину до форсунок, системою подачі нагрітого в рекуператорі повітря горіння в піч і камеру допалювання. Додатковий газоохолоджувач встановлений між каталітичним реактором і рукавним фільтром, причому каталітичний реактор сполучений з вихровим апаратом для попереднього очищення димових газів і додатковим газоохолоджувачем газопроводами з вертикальними ділянками, в які вмонтовані вертикально орієнтовані форсунки для розпилення лужного розчину (патент України №83120, опубл. 10.06.08, Бюл. №11). В об'єкті, що заявляється, і прототипі співпадають такі суттєві ознаки. Обидві установки містять завантажувальний механізм, піч з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів, в якій виконаний випускний отвір для зливання шлаку у шлаківню, встановлені в печі пальник і сопло для подачі повітря горіння, камеру допалювання, яка сполучена з піччю газопроводом і в якій встановлені пальник, сопло для подачі повітря горіння і форсунка для розпилення лужного розчину, рекуператор повітря горіння, газоохолоджувач і додатковий газоохолоджувач, рукавний фільтр, каталітичний реактор, димосос, димар з адсорбційним фільтром, систему подачі палива до пальників печі і камери допалювання, систему подачі лужного розчину до форсунок, систему подачі нагрітого в рекуператорі повітря горіння в піч та камеру допалювання. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що досягненню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Відома установка не дозволяє забезпечити високу швидкість піролізу і знешкодження в рідкій ванні продуктів піролізу, що утворюються під час розкладання непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Це, зокрема, обумовлено тим, що перемішування рідкої ванни здійснюється стислим повітрям, а це не дозволяє перемішувати розплав достатньо рівномірно і ефективно. При цьому робота каталітичного апарата на брудному газі призводить до швидкого заростання каталізатора пилом, що, в свою чергу, призводить до низької ефективності очищення димових газів від органічних токсинів та оксиду вуглецю, що не допалюються, а також призводить до високих експлуатаційних витрат, пов'язаних з очищенням та заміною каталізатора. Упорскування лужного розчину в камеру допалювання не забезпечує зв'язування кислих сполук в усьому об'ємі димового газу. Крім того, відсутня можливість повного зливання шлаку перед плановим ремонтом печі. В основу об'єкта, що заявляється, поставлено задачу створити таку установку для термічного знешкодження отрутохімікатів, в якій удосконалення шляхом введення нових елементів дозволило б при використанні об'єкта забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності термічного знешкодження отрутохімікатів шляхом підвищення швидкості та ефектив 61023 4 ності розкладання складних органічних сполук під час піролізу непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, а також у підвищенні ефективності уловлювання та знешкодження продуктів розкладання, що утворюються. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, містить завантажувальний механізм, піч з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів, в якій виконаний випускний отвір для зливання шлаку у шлаківню, встановлені в печі пальник і сопло для подачі повітря горіння, камеру допалювання, яка сполучена з піччю газопроводом і в якій установлені пальник, сопло для подачі повітря горіння і форсунка для розпилення лужного розчину; рекуператор повітря горіння, газоохолоджувач і додатковий газоохолоджувач, рукавний фільтр, каталітичний реактор, димосос, димар з адсорбційним фільтром, систему подачі палива до пальників печі і камери допалювання, систему подачі лужного розчину до форсунок, систему подачі нагрітого в рекуператорі повітря горіння в піч і камеру опалювання. Відмітною особливістю установки для термічного знешкодження отрутохімікатів є наступне. Піч виконана з можливістю хитання навколо горизонтальної осі та обладнана приводом хитання печі. Газопровід, який з'єднує піч з камерою допалювання, сполучений з торцем печі в області осі хитання. Каталітичний реактор установлений за рукавним фільтром за напрямом руху димових газів та з'єднаний з ним через теплообмінник дим-дим, який встановлений за камерою допалювання. Між рекуператором і газоохолоджувачем, який розташований перед рукавним фільтром, установлений скрубер з форсункою для лужного розчину. При цьому додатковий газоохолоджувач установлений між каталітичним реактором і димососом. В окремих випадках виготовлення установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, характеризується тим, що над зоною завантаження печі та зоною зливання шлаку встановлена знімна камера для уловлювання аспіраційних викидів, яка за допомогою повітропроводу і вентилятора сполучена з рекуператором повітря горіння. Привід хитання печі для перемішування рідкої ванни може бути електричним, гідравлічним або пневматичним. Газоохолоджувачі виконані у вигляді газоповітряних теплообмінників або економайзерів, або парових котлів. Рекуператор і газоохолоджувачі можуть бути обладнані пристроями для очищення поверхонь нагріву від відкладень пилу ударного, вібраційного або імпульсного типу. При використанні об'єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності термічного знешкодження отрутохімікатів шляхом підвищення швидкості та ефективності розкладання складних органічних сполук під час піролізу непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, а також у підвищенні ефективності уловлювання та знешкодження продуктів розкладання, що утворюються. 5 Між сукупністю суттєвих ознак об'єкта, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. При попаданні отрутохімікатів у піч з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів (наприклад, каустичної соди) здійснюється піроліз органічних сполук отрутохімікатів та зв'язування кислотних складових продуктів розкладання з лугом. Внаслідок безперервного хитання печі здійснюється інтенсивне та рівномірне перемішування рідкої ванни, під час якого забезпечується суттєве підвищення швидкості піролізу та ефективності зв'язування продуктів розкладання, що утворюються в печі, з лужними реагентами. З'єднання газопроводу з торцем печі в області осі хитання забезпечує безперервне спрямування димових газів в камеру допалювання при постійному хитанні печі. Розташування каталітичного реактора за рукавним фільтром за напрямом руху димових газів та з'єднання з ним через теплообмінник димдим, який встановлений за камерою допалювання, забезпечує роботу каталітичного апарата на гарячому, але вже очищеному газі, що перешкоджає швидкому заростанню каталізатора пилом, сприяє високій ефективності очищення димових газів від органічних токсинів, що не допалюються, та оксиду вуглецю, а також сприяє зниженню експлуатаційних витрат на заміну каталізатора. Розміщення скрубера з форсункою для лужного розчину між рекуператором і газоохолоджувачем, який розташований перед рукавним фільтром, забезпечує зв'язування кислих сполук в усьому об'ємі димового газу. Розміщення додаткового газоохолоджувача між каталітичним реактором і димососом сприяє, разом з підсмоктуванням повітря перед димососом, зниженню температури димових газів для забезпечення адсорбції парів ртуті та інших важких металів у фільтрі-адсорбері, який розташований перед димарем при мінімальному його об'ємі. Установка знімної камери над зоною завантаження печі та зливання шлаку, яка з'єднана повітропроводом з вентилятором, запобігає виходу газів з атмосфери печі у навколишнє середовище минаючи газоочисне устаткування. Суть об'єкта, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому зображена схема установки для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється. На кресленні проставлені такі позначення: 1 - піч; 2 - завантажувальне вікно із заслінкою; 3 - випускний отвір для зливання шлаку; 4 - шлаківня; 5 - завантажувальний механізм; 6 - пальник; 7 - сопло для подачі повітря горіння; 8 - камера допалювання; 9 - газопровід; 10 - пальник; 11 - сопло для подачі повітря горіння; 12 -форсунка для розпилення лужного розчину; 13 - рекуператор повітря горіння; 14 - газоохолоджувач; 61023 6 15 - додатковий газоохолоджувач; 16 - рукавний фільтр; 17 - каталітичний реактор; 18 - димосос; 19 - димар; 20 - адсорбційний фільтр; 21 - паливне господарство; 22 - регулятор витрати палива піччю; 23 - регулятор витрати палива камерою допалювання; 24 - бак лужного розчину; 25 - фільтр; 26 - насос лужного розчину; 27 - регулятор витрати лужного розчину; 28 - регулятор витрати повітря в камері допалювання; 29 - регулятор витрати повітря в печі; 30 - регулятор витрати повітря в пальнику печі; 31 - регулятор підсосу повітря; 32 - привід хитання печі; 33 - теплообмінник дим-дим; 34 - скрубер; 35 - форсунка для лужного розчину; 36 - регулятор витрати лужного розчину; 37 - регулятор витрати диму; 38 - камера для уловлювання аспіраційних викидів; 39 - повітропровід, який з'єднує камеру з рекуператором; 40 - вентилятор. У конкретному прикладі виготовлення установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, містить піч 1 з рідкою ванною з розплаву лужних реагентів. У печі 1 виконано завантажувальне вікно 2 із заслінкою та випускний отвір 3 для зливання шлаку у шлаківню 4. Завантажувальне вікно скоординоване із завантажувальним механізмом 5. В печі 1 встановлені пальник 6 та сопло 7 для подачі повітря горіння. Далі розташована камера допалювання 8, яка сполучена з піччю 1 за допомогою газопроводу 9 та в якій встановлені пальник 10, сопло для подачі повітря горіння 11 і форсунка 12 для розпилення лужного розчину. В одному корпусі з камерою допалювання 8 встановлений рекуператор повітря горіння 13, який приєднаний повітропроводами до сопла 7 для подачі повітря горіння в піч 1 та до сопла 11 для подачі повітря горіння в камеру допалювання 8. Далі встановлені газоохолоджувач 14 і додатковий газоохолоджувач 15 для охолоджування димових газів, рукавний фільтр 16 для тонкого очищення димових газів від пилу, каталітичний реактор 17 для очищення димових газів від органічних токсинів, що не догоріли, димосос 18 та димар 19 з адсорбційним фільтром 20, наприклад, з вуглецевої тканини. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів також містить: - систему подачі палива до пальників печі і камери допалювання, яка включає паливне господарство 21, регулятор витрати палива 22, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до пальника 6 в печі 1, та регулятор витрати палива 7 23, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до пальника 10 в камері допалювання 8; - систему подачі лужного розчину до форсунок, яка включає бак 24 для лужного розчину, фільтр 25, насос лужного розчину 26, регулятор витрати лужного розчину 27, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до форсунки 12 для розпилення лужного розчину в камері допалювання 8; - систему подачі нагрітого в рекуператорі повітря горіння в піч 1 і камеру допалювання 8, яка включає регулятор витрати повітря 28, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до сопла 11 для подачі повітря горіння в камеру допалювання 8, регулятор витрати повітря 29, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до сопла 7 для подачі повітря горіння в піч 1, регулятор витрати повітря 30, встановлений на трубопроводі, який приєднаний до пальника 6 в печі 1. Перед димососом 18 установлений регулятор підсмоктування повітря 31. Відмітною особливістю установки для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється, є наступне. Піч 1 виконана з можливістю хитання навколо горизонтальної осі та обладнана приводом 32 хитання печі 1. Газопровід 9, який з'єднує піч 1 з камерою допалювання 8, сполучений з торцем печі 1 в області осі хитання. Каталітичний реактор 17 установлений за рукавним фільтром 16 за напрямом руху димових газів та сполучений з ним через теплообмінник дим-дим 33, який встановлений за камерою допалювання 8 в одному з нею корпусі. Між рекуператором повітря горіння 13 та газоохолоджувачем 14, який розташований перед рукавним фільтром 16, установлений скрубер 34 з форсункою для лужного розчину 35, яка сполучена з системою подачі лужного розчину через регулятор витрати лужного розчину 36, який встановлений на трубопроводі, приєднаному до форсунки 35 в скрубері 34. При цьому між рекуператором повітря горіння 13 і скрубером 34 встановлений регулятор витрати диму 37, а додатковий газоохолоджувач 15 установлений між каталітичним реактором 17 та димососом 18. Над зоною завантаження печі і зоною зливання шлаку встановлена знімна камера 38 для уловлювання аспіраційних викидів, яка за допомогою повітропроводу 39 і вентилятора 40 сполучена з рекуператором повітря горіння 13. Подача в піч палива регулюється регулятором витрати палива 22, виконаним у вигляді клапана. Подача в піч повітря регулюється регулятором витрати повітря 29, виконаним у вигляді клапана. Тиск газу в печі регулюється регулятором витрати диму 37, який виконаний у вигляді дросельного клапана. Камера допалювання 8 і теплообмінник дим-дим 33 з рекуператором 13 розміщені в спільному корпусі, який обладнаний вертикальною перегородкою. При цьому вертикальна перегородка відокремлює камеру допалювання 8 від теплообмінника дим-дим 33 з рекуператором 13. Камера допалювання 8 виконана з вертикальною орієнтацією. Вертикальна перегородка утворює в нижній частині камери допалювання 8 канал, який з'єднує 61023 8 камеру допалювання 8 і теплообмінник дим-дим 33. На верхньому торці камери допалювання 8 встановлені пальник 10, сопло 11 для подачі повітря горіння і форсунка 12 для розпилення лужного розчину. Подача в камеру допалювання 8 палива регулюється регулятором витрати палива 23, який виконаний у вигляді клапана. Подача в камеру допалювання повітря регулюється регулятором витрати повітря 28, який виконаний у вигляді клапана. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів працює так. Непридатні отрутохімікати в герметичних мішках масою 2030 кг і пакети з лугом (наприклад, з каустичною содою) масою 1015 кг за допомогою завантажувального механізму 5 через завантажувальне вікно 2 з заслінкою завантажують в хитну піч 1 з рідкою ванною з розплаву лугу, температуру якого підтримують пальником 6 на рівні 8501000°С. Повітря горіння, нагріте в рекуператорі 13 до 350400°С, подається в хитну піч 1 через пальник 6 і сопло для подачі повітря горіння 7. Витрата повітря регулюється регулятором витрати повітря 29, який встановлений на трубопроводі та приєднаний до сопла 7 для подачі повітря горіння в піч 1, і регулятором витрати повітря 30, який встановлений на трубопроводі та приєднаний до пальника 6 в печі 1. У рідкій ванні з розплаву лугу органічні сполуки отрутохімікатів розкладаються і, в основному, згоряють над ванною, а неорганічний наповнювач утворює з лугом рідкий шлак. В процесі спалювання органічної частини отрутохімікатів рідка ванна перемішується за рахунок хитання печі за допомогою приводу хитання 32 печі 1. Значна частина неорганічних та кислих неорганічних сполук, які містять хлор, фосфор, сірку, утворює з лужними складовими шлаку інертні сполуки типу NaCl, NaPО4, Na2SO4, Na2S та залишається в шлаку, який після витримки в печі не містить отрутохімікатів, що не розклалися. Шлак з печі 1 в рідкому стані через випускний отвір для зливання шлаку 3 періодично зливається в шлаківню 4, де кристалізується та охолоджується. Вихід шлаку складає 110130% від маси отрутохімікатів. Газ, що виходить з завантажувального вікна печі при завантаженні отрутохімікатів, уловлюється знімною камерою 38 для уловлювання аспіраційних викидів та спрямовується в рекуператор повітря горіння через вентилятор 40. Регулювання розрідження в печі 1 здійснюють за допомогою регулятора витрати диму 37, наприклад, дросельного клапана, який встановлений на виході з рекуператора повітря горіння 13. Димові гази, що виходять з печі 1, по газопроводу 9 надходять у верхню частину камери допалювання 8 з температурою 8501000°С. У камері допалювання 8 димові гази змішуються з направленими зверху донизу потоками продуктів згоряння рідкого палива, яке подається через пальник 10, і нагрітого повітря, яке подається через сопло для подачі повітря горіння 11, а також обробляються аерозолем розчину каустичної соди, який подається через форсунку 12 для розпилення лужного розчину. Допалювання димових газів в камері допалювання 8 здійснюють при температурі 9 61023 11001200°С впродовж двох секунд, коефіцієнті надлишку повітря 1,4 та концентрації лугу в димових газах 0,010,03 мас.%. На виході з нижньої частини камери допалювання 8 димові гази направляють в теплообмінник дим-дим 33 і рекуператор повітря горіння 13, після яких температура димових газів знижується до 400500°С. Очищення димових газів від кислих шкідливостей здійснюється в скрубері 34 шляхом упорскування лужного розчину через форсунку для лужного розчину 35. При цьому регулятором витрати лужного розчину 36 забезпечується концентрація лугу в димових газах на рівні, наприклад, 0,02 мас.%. Далі димові гази охолоджуються в газоохолоджувачі 14 до температури 130°С та поступають в рукавний фільтр 16, в якому димові гази очищаються від пилу. Очищені від пилу в рукавному фільтрі 16 димові гази поступають в теплообмінник дим-дим 33 для підігрівання перед каталітичним реактором 17. У теплообміннику дим-дим 33 відбувається нагрівання очищених від пилу димових газів за рахунок тепла димових газів, що поступають з камери допалювання 8. У каталітичному апараті 17 здійснюється очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, та оксиду вуглецю. Потім димові гази охолоджуються у додатковому газоохолоджувачі 15 та спрямовуються димососом Комп’ютерна верстка М. Ломалова 10 18 через адсорбційний фільтр 20 (наприклад, з вуглецевої тканини) в димар 19. Перед димососом 18, для конденсації парів важких металів, димові гази розбавляють атмосферним повітрям, використовуючи регулятор підсмоктування повітря 31, який забезпечує підсмоктування через патрубок повітря до досягнення температури димових газів, яка не перевищуватиме 50°С, для забезпечення адсорбції парів ртуті та інших важких металів в адсорбційному фільтрі 20. В процесі експлуатації установки забезпечується досягнення високої ефективності термічного знешкодження отрутохімікатів, суттєве підвищення швидкості піролізу та ефективності зв'язування продуктів розкладання, висока ефективність очищення димових газів від органічних токсинів і оксиду вуглецю, зв'язування кислих сполук у всьому об'ємі димових газів, висока ефективність уловлювання та знешкодження продуктів розкладання отрутохімікатів при зниженні експлуатаційних витрат на заміну каталізатора. Після знешкодження непридатних до використання отрутохімікатів в 3 димових газах міститься: пилу - до 10 мг/м , окис3 лів сірки - до 50 мг/м , хлористого водню - до 3 3 10 мг/м , окислів азоту - до 100 мг/м , діоксину і 3 -4 3 фурану - до 0,3 нг/м , ртуті - до 210 мг/м . Такі сполуки як NаО, NaCl, Na2SO3, Na3PO4, SiO2, Al2O3, K2O, CaO, MgO залишаються в шлаку. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601