10.2 Окислительные методы

Под этим понятием следует понимать методы термичес­кого и каталитического дожигания. С помощью термиче­ского дожигания сжигаются газообразные вредные или пахучие вещества при температуре между 700 и 800 °С. Из всех методов, применяемых для уменьшения выделе­ния интенсивно пахнущих веществ, сжигание считается наиболее надежным и просто осуществляемым методом. Установки для термического сжигания, по Брандту (1972), применяются в том случае, если скрытое тепло­содержание отходящего газа относительно высоко, а сам газ содержит много пыли. Применяемая на утилизаци­онных предприятиях установка для сжигания газа состоит из следующих функциональных частей: ком­прессор для подачи отходящего воздуха через установ­ку, теплоноситель, горелка, камера сгорания. Теплоно­ситель, горелка и камера сгорания конструктивно сведе­ны в один блок.

Наиболее важные параметры при расчете установки для сжигания газов - температура реакции и время сго­рания. Как правило, температура реакции составляет 700- 800°С, а время сгорания-0,1-0,6 с.

С помощью каталитического дожигания газообраз­ные вредные или пахучие вещества подвергаются в при­сутствии катализатора сжиганию при температуре 200-400°С.

Установка каталитического дожигания (рис. 28) со­стоит из следующих функциональных частей: компрессор для подачи отходящего воздуха через установку; тепло­носитель для использования теплоты реакции; горелка для подогрева отходящего воздуха до рабочей темпера­туры катализатора; реактор с катализатором; рекупера­тор. Теплоноситель, горелка и реактор конструктивно сведены в один блок.

В ГДР была разработана предприятием VEB Chemie-und Tankanlagenbau Kombinat Furstenwalde гамма-уста­новка пропускной способностью от 5000 до 25 000 м³/ч. При этом можно в случае необходимости составлять ком­бинации различных функциональных частей, таких, как реактор, теплоноситель и горелка по их мощности та ким образом, что эффективность установки обеспечива­ется при минимальных капиталовложениях и эксплуата­ционных расходах.

Очищенный газ

Неочищенный газ

Рисунок 28 - Принципиальная схема установки каталитичес­кого дожигания:

1 - воздуходувка; 2 - теплообменник; 3 - горелка; 4 - реактор; 5 - теплообменник

Основу для расчета параметров установок каталити­ческого дожигания составляют следующие данные: объ­ем отходящего воздуха; анализ его (качественное и количественное определение содержащихся в воздухе ве­ществ, температура); возможности утилизации отходяще­го тепла (процесс сушки, теплая вода).

Средства и методы расчета параметров установок каталитического дожигания описываются Венске (1976) и Бервальдом (1976). Определяющими факторами для использования этой установки являются прежде всего концентрация вредных веществ в отходящем воздухе, свойства вредных веществ и наличие в отходящем воз­духе других примесей. Следует стремиться к тому, чтобы в отходящем воздухе содержались лишь газообразные, сгораемые вещества, продукты сгорания которых не за­грязняют окружающую среду. Однако отходящий воздух не должен содержать пыль и аэрозоли, а также вещест­ва, действующие как катализаторные яды или могущие свести на нет эффективность катализатора. В качестве основных моментов расчета параметров установки на­зовем следующие: выбор подходящего катализатора и определение его требуемого количества; выбор компрес­сора, горелки и теплообменника; расчет экономичной схемы установки.

С целью рационализации предложений по разработке установки каталитического дожигания предприятия VEB Complette Chemiean-lagen Dresden и VEB CTR Furstenwalde разработали математичес­кую модель, с помощью которой может быть проведен технико-научный и экономический расчет параметров данной установки, а также определена наиболее удачная с экономической точки зрения схема соединения отдельных узлов установки.

Фолльхайм (1968) провел измерения эффективности установок каталитического дожигания, применяемых на утилизационном предприятии, и определил, что при де­компрессии и сушке коэффициент полезного действия со­ставил 93—99,5%. Каюрбитц и Броке (1968) сообщают о работающих на утилизационных предприятиях уста­новках каталитического дожигания, в которые непосред­ственно, без предварительной конденсации, подается го­рячий выпар, образующийся при декомпрессии и сушке. Ввиду большого содержания пара приходится постоян­но добавлять в выпар определенное количество воздуха с тем, чтобы доля водяного пара в каталитической каме­ре была не слишком высока. Необходимое количество воздуха забирается из разделочного помещения и аппа­ратной и нагревается в теплообменнике с помощью вы­ходящего из установки каталитического дожигания очи­щенного воздуха. После прохождения через теплооб­менник выпар смешивается в смесительной камере с предварительно подогретым воздухом и нагревается в камере сгорания, которая непосредственно отапливает­ся мазутной форсункой, до рабочей температуры 35 °С. Отсюда разогретый отходящий газ попадает на слой ка­тализатора. По Квелльмальцу (1973), в отходящем воз­духе утилизационных предприятий до сих пор не наблю­далось присутствие катализаторных ядов.