Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів

1. Установка для термічного знешкодження отруто хімікатів, яка містить завантажувальний механізм, піч, розташовані в печі пальник і сопло для подачі нагрітого в рекуператорі повітря, камеру допалювання, вихровий апарат для попереднього очищення димових газів, каталітичний реактор для очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, рекуператор, газоохолоджувач, рукавний фільтр для тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу, димосос та димар, яка відрізняється тим, що обладнана додатковим газоохолоджувачем, системою подачі палива до пальників, системою подачі лужного розчину до форсунок, системою подачі нагрітого в рекуператорі повітря в піч і у камеру допалювання, при цьому додатковий газоохолоджувач установлений між каталітичним реактором і рукавним фільтром, причому каталітичний реактор з'єднаний з вихровим апаратом для попере 2 (19) 1 3 83120 Винахід відноситься до пристроїв для знешкодження твердих специфічних відходів і може бути використаний для знешкодження непридатних до використання отрутохімікатів та подібних до них хімічних речовин. Найбільш близькою за сукупністю ознак до винаходу, що заявляється, є обрана як прототип установка для знешкодження пестицидів та отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Ця установка містить завантажувальний механізм, з'єднаний жолобом з піччю для спалювання отрутохімікатів. Завантажувальний механізм обладнаний фрезою і гвинтовим штовхачем. В печі киплячого шару розташовані пальник і сопло для подачі нагрітого в рекуператорі повітря. Верхня частина печі являє собою камеру допалювання, яка з'єднана з вихровим апаратом для попереднього очищення димових газів. Установка також містить каталітичний реактор для очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, рекуператор, газоохолоджувач, р укавний фільтр для тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу, димосос та димар [Деклараційний патент України на корисну модель №12783 U, МПК (2006) В09В3/00, F23G7/00, опубл. 30.01.2006, бюл. №2]. У об'єкті, що заявляється, і прототипі збігаються такі суттєві ознаки. Обидві установки містять піч і з'єднаний з нею завантажувальний механізм, розташовані в печі пальник і сопло для подачі нагрітого в рекуператорі повітря, камеру допалювання, вихровий апарат для попереднього очищення димових газів, каталітичний реактор для очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, рекуператор, газоохолоджувач, рукавний фільтр для тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу, димосос та димар. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Відома установка не дозволяє забезпечити високу ефективність розкладання і знешкодження продуктів розкладання, які утворюються під час спалювання непридатних до використання отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, тому що після спалювання органічної частини отруто хімікатів в печі з киплячим псевдозрідженим шаром у твердій фазі залишаються не знешкоджені залишки отруто хімікатів, не забезпечується глибока нейтралізація галогенів і кислих неорганічних сполук, не забезпечується уловлювання парів ртуті, кадмію та інших летких сполук важких металів. Необхідність попереднього подрібнювання отрутохімікатів фрезою ускладнює конструкцію установки та її експлуатацію. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити таку установку для термічного знешкодження отрутохімікатів, в якій удосконалення шляхом введення нових елементів дозволило б при використанні винаходу забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності розкладання, уловлювання і знешкодження продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних до 4 використання отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється як винахід, містить піч для спалювання отрутохімікатів і з'єднаний з нею завантажувальний механізм. В печі розташовані пальник і сопло для подачі нагрітого в рекуператорі повітря. Установка також містить камеру допалювання, вихровий апарат для попереднього очищення димових газів, каталітичний реактор для очищення димових газів від органічних токсинів, що неповністю згоріли, рекуператор, газоохолоджувач, р укавний фільтр для тонкого очищення димових газів від дрібних частинок пилу, димосос та димар. Установка для термічного знешкодження отрутохімікатів має такі відмітні ознаки. Піч для спалювання отрутохімікатів містить рідку ванну з розплаву лужних реагентів. В печі виконаний випускний отвір, що закривається, з жолобом для зливання шлаку у шпаківню. Камера допалювання та рекуператор з газоохолоджувачем розміщені в корпусі, який обладнаний вертикальною перегородкою. Вертикальна перегородка відділяє камеру допалювання від рекуператора з газоохолоджувачем. Камера допалювання виконана з вертикальною орієнтацією, а вертикальна перегородка утворює в нижній частині камери допалювання канал, який з'єднує камеру допалювання та рекуператор. Камера допалювання розташована поруч з піччю та з'єднана з піччю своєю верхньою частиною за допомогою газопроводу, при цьому на верхньому торці камери допалювання встановлені пальник, форсунка для розпилення лужного розчину та сопло для подачі нагрітого повітря. Установка обладнана додатковим газоохолоджувачем, системою подачі палива до пальників, системою подачі лужного розчину до форсунок, системою подачі нагрітого в рекуператорі повітря в піч і у камеру допалювання. Додатковий газоохолоджувач установлений між каталітичним реактором і рукавним фільтром. Каталітичний реактор з'єднаний 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. На вході та ви ході рукавного фільтра встановлені патрубки підсмоктування повітря. В окремих випадках використання установка для термічного знешкодження отрутохімікатів, що заявляється як винахід, характеризується тим, що: - піч обладнана засобом для перемішування рідкої ванни стисненим повітрям в процесі спалювання органічної частини отруто хімікатів; - газоохолоджувач виконаний у вигляді газоповітряного теплообмінника, або економайзера, або парового котла; - в газоході на виході з рекуператора з газоохолоджувачем установлений дросельний клапан; - установка обладнана фільтром-адсорбером, що встановлений у димарі. При використанні винаходу забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності розкладання, уловлювання і знешкодження продуктів розкладання, що 5 83120 6 утворюються при спалюванні непридатних отрутосірки і хлору. При розкладанні вуглеводнів на кахімікатів і подібних до них хімічних речовин. талізаторі відбувається відновлення частини окисМіж сукупністю суттєви х ознак винаходу, що лів азоту до молекулярного азоту. заявляється, і технічним результатом, який досяОбладнання установки системою подачі палигається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. ва до пальників забезпечує надійне і своєчасне При спрямуванні отруто хімікатів в піч з рідкою подавання палива в необхідному обсязі для кожванною з розплаву лужних реагентів (наприклад, ного з пальників, які розраховані на окремо визнакаустичної соди) відбувається розклад органічних чені витрати палива та розташовані в різних апасполук отрутохімікатів та їхнє згоряння. Тобто за ратах установки, а саме подавання до пальника в рахунок того, що піч містить ванну з розплаву лужпечі та до пальника в камері допалювання. них реагентів, забезпечується суттєве підвищення Обладнання установки системою подачі нагріефективності розкладання та спалювання продуктого в рекуператорі повітря в піч і у камеру допатів розкладання, що утворюються в печі. лювання забезпечує надійне та своєчасне подаПри цьому значна частина неорганічних і кисвання нагрітого повітря в необхідному обсязі для лих неорганічних сполук, які містять хлор, фосфор, кожного з апаратів, які згідно з технологічним просірку, зв'язується лужними складовими (наприцесом розраховані на окремо визначені витрати клад, каустичною содою) у розплаві в інертні спонагрітого повітря. луки типу NaCl, NaPO4, Na2SO4 , Na2S та залишаОбладнання установки системою подачі луж ється в шлаку, який після витримки в печі не ного розчину до форсунок для розпилення лужномістить отруто хімікатів, що не розклалися, та розго розчину забезпечує надійне і своєчасне подачинних сполук важких металів. При цьому виковання лужного розчину в необхідному обсязі для нання в печі випускного отвору з жолобом для кожної з форсунок, які розраховані на окремо визливання шлаку дозволяє відводити шлак в рідкозначені витрати лужного розчину та розташовані в му стані з печі у шпаківню, де відбувається його різних апаратах установки, а саме подавання до охолодження і кристалізація. Середній розрахунфорсунки в камері допалювання, до форсунки у ковий склад шлаку такий: NaO - 25% , Nad - 4%, вертикальній ділянці газопроводу, який з'єднує Na2SO3 - 1,5%, Na3PO4 - 1,5%, SiO2 - 45%, АІ2O 3 каталітичний реактор з вихровим апаратом для 12%, К2O - 3%, CaO - 5%, MgO - 3%. Такий шлак попереднього очищення димових газів, та до форвідноситься до речовин четвертої категорії шкідсунки у вертикальній ділянці газопроводу, який ливості, що дозволяє вивозити його на прилеглі з'єднує каталітичний реактор з додатковим газополігони або використовувати для будівельних охолоджувачем цілей, наприклад, як наповнювач для бетону. Додаткове охолодження димових газів у додаДимові гази, які відходять з печі, для подальтковому газоохолоджувачі перед рукавним фільтшого знезаражування, охолодження та очищення ром, а також розбавлення димових газів атмосфепроходять через ряд апаратів. рним повітрям, яке підсмоктується через патрубок, Змішування пічних димових газів у вер хній чадозволяє забезпечити охолодження димових газів стині камери допалювання зі спрямованими звердо температури нормальної експлуатації рукавів ху донизу потоками продуктів згоряння рідкого або фільтра, що забезпечує підвищення ефективності газоподібного палива (подається через додаткоочищення димових газів у р укавних фільтрах та вий пальник, встановлений у вер хній частині казнижує їхню вартість. мери допалювання) і нагрітого повітря (подається Розбавлення димових газів після рукавного через додаткове сопло, встановлене у верхній фільтра атмосферним повітрям, яке підсмоктуєтьчастині камери допалювання) забезпечує стабілься через патрубок, до температури конденсації но високу температур у знешкодження димових парів ртуті та інши х важких металів забезпечує газів на рівні 1000 - 1200°С впродовж 2-3 секунд конденсацію та адсорбцію ртуті та інших важких при збільшенні вмісту кисню до 8 - 10%. При цьому металів та їхніх ле тких сполук на фільтріобробка димових газів аерозолем лужного розчину адсорбері, наприклад, з вуглецевої тканини, через (наприклад, каустичної соди) через форсунку для який димові гази подаються димососом у димар. розпилення лужного розчину (встановлена у верхОбладнання печі засобом для перемішування ній частині камери допалювання) забезпечує зв'ярідкої ванни стисненим повітрям в процесі спалюзування SOx, HaCl та Сl3. вання органічної частини отруто хімікатів дозволяє Після допалювання димові гази спрямовуютьзабезпечити інтенсивне перемішування рідкої ванся до рекуператора з газоохолоджувачем, де відни з лужних реагентів, що, в свою чергу, підвищує бувається охолодження димових газів з одночасефективність розкладання і спалювання продуктів ним нагріванням повітря горіння. розкладання в печі. Після цього димові гази попередньо очищуВ окремих випадках виконання газоохолоджуються у вихровому апараті, а в каталітичному реавач може бути виконаний у вигляді газоповітрянокторі з імпульсною регенерацією димові гази очиго теплообмінника, або економайзера, або паровощуються від органічних токсинів, які неповністю го котла. Оптимальний варіант виконання згоріли, та оксиду вуглецю, що забезпечується за газоохолоджувача обирається, виходячи з потреб рахунок розкладання і допалювання залишків важокремого виробництва та цілей на які спрямовуких вуглеводнів та оксиду вуглецю. ється нагріте в газоохолоджувачі середовище (це Обробка димових газів аерозолем лужного може бути або повітря, або вода, або пароводяна розчину (наприклад, каустичної соди) перед вхосуміш). дом у каталітичний реактор і після виходу з нього забезпечує найбільш повне зв'язування сполук 7 83120 8 Установлення в газоході на виході з рекупераПіч 1 газопроводом 7 з'єднана з камерою дотора з газоохолоджувачем дросельного клапану палювання 8 (камера допалювання 8 розташована забезпечує регулювання тиску розрідження в печі. поруч з піччю 1 та з'єднана своєю верхньою часОбладнання установки фільтром-адсорбером, тиною з піччю 1 за допомогою газопроводу 7). Канаприклад, з вуглецевої тканини, що встановлений мера допалювання 8 та рекуператор 9 з газоохоу димарі, дозволяє запобігти потраплянню залишлоджувачем 10 розміщені в корпусі, який ків парів ртуті та інших важких металів в атмосфеобладнаний вертикальною перегородкою 11. При ру разом з димовими газами, це забезпечується цьому вертикальна перегородка 11 відділяє камешляхом їхньої конденсації та адсорбції, що, в свою ру допалювання 8 від рекуператора 9 з газоохолочергу, забезпечує уловлювання і знешкодження джувачем 10. Камера допалювання 8 виконана з продуктів розкладання, які утворюються при спавертикальною орієнтацією, а вертикальна переголюванні непридатних до використання отруто хіміродка 11 утворює в нижній частині камери допакатів і подібних до них хімічних речовин. лювання 8 канал 12, який з'єднує камеру допалюСуть винаходу пояснюється кресленням, на вання 8 та рекуператор 9. На верхньому торці якому зображена установка для термічного знекамери допалювання 8 встановлені пальник 13, шкодження отрутохімікатів. На кресленні проставфорсунка 14 для розпилення лужного розчину та лені такі позначення: сопло 15 для подачі нагрітого повітря. 1 - піч; Установка також містить послідовно установ2 - завантажувальний механізм; лені вихровий апарат 16 для попереднього очи3 - рідка ванна з розплаву лужних реагентів; щення димових газів, каталітичний реактор 17 для 4 - випускний отвір для шлаку; очищення димових газів від органічних токсинів, 5 - пальник; що неповністю згоріли, додатковий газоохолоджу6 - сопло для подачі нагрітого повітря; вач 18, рукавний фільтр 19 для тонкого очищення 7 - газопровід; димових газів від дрібних частинок пилу, димосос 8 - камера допалювання; 20 та димар 21. 9 - рекуператор; Каталітичний реактор 17 з'єднаний з вихровим 10 - газоохолоджувач; апаратом 16 та з додатковим газоохолоджувачем 11 - вертикальна перегородка; 18 за допомогою газопроводів, відповідно, 22 і 23 з 12 - канал; вертикальними ділянками, в які вмонтовані верти13 - пальник; кально орієнтовані форсунки, відповідно, 24 і 25 14 - форсунка для розпилення лужного розчидля розпилення лужного розчину. На вході і виході ну; рукавного фільтра 19 установлені патрубки під15 - сопло для подачі нагрітого повітря; смоктування повітря, відповідно, 26 і 27. 16 - вихровий апарат; Установка також обладнана системою 28 по17 - каталітичний реактор; дачі палива до пальників, системою 29 подачі лу18 - додатковий газоохолоджувач; жного розчину до форсунок і системою 30 подачі 19 - рукавний фільтр; нагрітого у рекуператорі повітря в піч та у камеру 20 - димосос; допалювання. 21 - димар; Додатково установка обладнана засобом (на 22 - газопровід; кресленні не показаний) для перемішування рідкої 23 - газопровід; ванни стисненим повітрям в процесі спалювання 24 - форсунка для розпилення лужного розчиорганічної частини отрутохімікатів. В газоході на ну; виході рекуператора 9 з газоохолоджувачем 10 25 - форсунка для розпилення лужного розчиустановлений дросельний клапан 31, призначений ну; для регулювання тиску розрідження в печі. У роз26 - патрубок підсмоктування повітря; ширенні димаря 21 установлений фільтр-адсорбер 27 - патрубок підсмоктування повітря; 32, наприклад, з вуглецевої тканини. 28 - система подачі палива до пальників; Установка для термічного знешкодження отру29 - система подачі лужного розчину до фортохімікатів працює так. Непридатні отруто хімікати сунок; в герметичних мішках масою 20-30кг і пакети з 30 - система подачі нагрітого в рекуператорі каустичною содою масою 10 - 15кг завантажуваповітря в піч і камеру допалювання; льним механізмом 2 подають у піч 1 з рідкою ван31 - дросельний клапан; ною 3 з розплаву каустичної соди, температуру 32 -фільтр-адсорбер. якого підтримують пальником 5 на рівні 850°С. У конкретному прикладі виконання установка Повітря горіння, нагріте у рекуператорі 9 до 350 для термічного знешкодження отрутохімікатів, що 400°С, подається в піч 1 через сопло 6 для подачі заявляється як винахід, містить піч 1 для спалюнагрітого повітря. В рідкій ванні 3 з розплаву каусвання отрутохімікатів і з'єднаний з нею завантажутичної соди органічні сполуки отрутохімікатів розвальний механізм 2. Піч 1 містить рідку ванну 3 з кладаються і згоряють, а неорганічний наповнювач розплаву лужних реагентів (наприклад, каустичної утворює з лужними складовими рідкий шлак. В соди). В печі 1 виконаний випускний отвір 4, що процесі спалювання органічної частини отруто хімізакривається, з жолобом (на кресленні не показакатів рідку ванну 3 перемішують стисненим повітний) для зливання шлаку у шпаківню (на кресленні рям за допомогою засобу для перемішування (на не показана). В печі 1 розташований пальник 5 і кресленні не показаний). Значна частина неорганісопло 6 для подачі нагрітого в рекуператорі повітчних і кислих неорганічних сполук, що містять ря. хлор, фосфор, сірку утворюють з лужними складо 9 83120 10 вими шлаку інертні сполуки типу NaCl, NaPO4, нього димові гази за допомогою форсунок 24 і 25 Na2SO4, Na2S та залишаються в шлаку, який після для розпилення лужного розчину обробляють аевитримки в печі не містить отрутохімікатів, які не розолем лужного розчину каустичної соди при розклалися, та розчинних сполук важких металів. концентрації лужних складових в димових газах Шлак з печі 1 у рідкому стані через випускний отвір 0,01 - 0,03 мас. %. Потім димові гази охолоджують 4 з жолобом (на кресленні не показаний) надхоу додатковому газоохолоджувачі 18 до температудить у шпаківню (на кресленні не показана), де ри 130°С, направляють у рукавний фільтр 19 для кристалізується і охолоджується. Вихід шлаку очищення від пилу і далі димососом 20 через складає 110 - 130% від маси отрутохімікатів. фільтр-адсорбер 32, наприклад, з вуглецевої ткаДимові гази, що виходять з печі 1, газопровонини, подають у димар 21. дом 7 надходять у верхню частину камери допаПеред рукавним фільтром 19, в разі потреби, лювання 8 з температурою 850-1000°С. В камері димові гази розбавляють атмосферним повітрям допалювання 8 димові гази змішуються зі спрямо(яке підсмоктується через патрубок 26) до темпеваними зверху донизу потоками продуктів згорянратури 120°С - температури нормальної експлуаня рідкого палива (подається через пальник 13) і тації рукавів фільтра. Після рукавного фільтра 19 нагрітого повітря (подається через сопло 15) та димові гази розбавляють атмосферним повітрям, обробляються аерозолем розчину каустичної соди яке підсмоктується через патрубок 27, до одер(подається через форсунку 14). Допалювання дижання температури димових газів не більше 45°С мових газів у камері допалювання 8 здійснюють для забезпечення конденсації і адсорбції парів при температурі 1100-1200°С впродовж 2 секунд, ртуті та інших важких металів на фільтрі-адсорбері коефіцієнті надлишку повітря 1,4 та концентрації 32, наприклад, з вуглецевої тканини, розташовалужних сполук у димових газах 0,03 мас. %. На ному у димарі 21. виході з нижньої частини камери допалювання 8 Після очищення димові гази містять: пилу - до димові гази направляють у рекуператор 9 з газо10мг/м 3, окису сірки - до 50мг/м 3, хлористого водохолоджувачем 10, який виконаний, наприклад, у ню - до 10мг/м 3, окислів азоту - до 100мг/м 3, діоквигляді поверхневого теплообмінника, де димові сину і фурану - до 0,3нг/м 3, ртуті - до 2.10-4мг/м 3. гази охолоджуються до температури 550 - 600°С, Такі сполуки, як NaO, NaCl, Na2SO3, Nа3РO4, Si2, одночасно в рекуператорі 9 нагрівається повітря Аl2О 3, К2 О, CaO, MgO залишилися в шлаку, який горіння. Регулювання тиску розрідження в печі 1 може використовуватись в будівництві, наприклад, здійснюють за допомогою дросельного клапану 31, як наповнювач для бетону. установленого на виході з рекуператора 9 з газоВ результаті використання установки для терохолоджувачем 10. мічного знешкодження отруто хімікатів, що заявляПісля цього здійснюють попереднє очищення ється як винахід, забезпечується досягнення техдимових газів у вихровому апараті 16 і очищення нічного результату, який полягає в підвищенні димових газів від органічних токсинів, що неповніефективності розкладання, уловлювання і знестю згоріли, та оксиду вуглецю в каталітичному шкодження продуктів розкладання, що утворюютьреакторі 17 з імпульсною регенерацією. Перед ся при спалюванні непридатних отруто хімікатів і входом у каталітичний реактор 17 і після виходу з подібних до них хімічних речовин. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601