10.2.1. Установки термознешкодження газових викидів
Гази спалюють на установках з відкритим факелом або в печах різних конструкцій. Пряме спалювання здійснюють при температурі 700...800°С з використанням газоподібного або рідкого палива. Для спалювання необхідний надлишок кисню на 10...15% більший стехіометричної кількості. Якщо теплоти згорання вуглеводнів досить, щоб теплота реакції перевищувала 1,9 Мдж/м3, гази також спалюють у факелі. Щоб полум’я факела було таким, що не коптить, додають воду у вигляді пари. В цьому випадку відбувається реакція водяної пари з вуглеводнями, що супроводжується утворенням водню і оксиду вуглецю. Кількість пари залежно від концентрації вуглеводнів коливається від 0,05 до 0,33 кг/кг.
Якщо концентрація горючих газів низька і тепла, що виділяється, недостатньо для реакції згорання, то гази заздалегідь підігрівають. На рис. 10.2, 10.3 і 10.4 показані різні схеми факельних установок. Установка, представлена на рис.10.2, працює при надлишковому тиску 0,15 МПа.
На рис. 10.3 показана установка для факельного спалювання газів, змонтована на технологічному апараті, на рис. 10.4 − установка для спалювання газів, що містять ацетилен. Горіння таких газів супроводжується утворенням значної кількості технічного вуглецю, тому передбачена подача пари в газовий потік. Для підпалу основного пальника у всіх установках передбачений черговий пальник, що працює на природному газі.
Рис. 10.2. Установка для факельного спалювання газоподібних відходів
1 − Гідрозасув; 2 − вогнезагороджувач; 3 − основний пальник; 4 − черговий пальник; 5 − система запалення чергового пальника
Рис. 10.3. Установка для факельного спалювання газоподібних відходів змонтована на реакторі
1 − Реактор; 2 − ежекційний змішувач; 3 − електрозапал; 4 − черговий пальник; 5 − основний пальник; 6 − насадка-вогнезагороджувач
Рис. 10.4. Установка для факельного спалювання газів, що містять ацетилен
1 − Факельний пальник; 2 − труба; 3 − розривні мембрани; 4 − вогнезагороджувач; 5 − інжекційний змішувач з електрозапалом; 6 − система запалення чергового пальника
Термоокислювальне знешкодження концентрованих газів проводиться в установках, які зазвичай складаються з топкових і пальникових пристроїв з димарями для відведення продуктів згорання і теплоутилізаторами.
Схеми термічних нейтралізаторів показані на рис. 10.5 і 10.6. Конструкція нейтралізатора повинна забезпечувати нейтралізацію токсичного продукту Для цього час перебування його в нейтралізаторі складає 0,1…1,0 с. Температура спалювання на 100...150°С перевищує температуру самозапалення, наведені в додатку .
Рис. 10.5. Схема термічного нейтралізатора промислових газових відходів без теплообмінника
Рис. 10.6. Схема термічного нейтралізатора промислових газових відходів з теплообмінником
Конструкції топкових пристроїв для печей термознешкодження можна розділити на камерні, циклонні, шахтні і барабанні. Найбільш поширені вертикальні і горизонтальні камерні (рис.10.7, а), а також циклонні горизонтальні (рис.10.7, б) конструкції.
Рис. 10.7. Конструкції топкових пристроїв
а − камерна піч для спалювання газоподібних відходів (1 − корпус печі; 2 − отвір; 3 − колектор; 4 − газоподібні відходи; 5 − розподільні патрубки; 6 − фронтова стіна; 7 − пальник; 8 − перфорована стінка; 9 − під; 10 − камера; 11 − камера для утилізації тепла); б − циклонна горизонтальна піч (1 − пальник; 2 − циліндрична камера; 3 − патрубки для відхідного газу)
У циклонних печах організовується обертально-поступальний рух продуктів горіння, що забезпечує більший час перебування оброблюваних газів, ніж в камерних печах таких же габаритів. Останні зазвичай конструюють одно- або двоходовими по димових газах. Вони можуть бути прямокутного або круглого перерізу. Вертикальні прямокутні конструкції мають гірше заповнення об’єму топки димовими газами в порівнянні з горизонтальними топками круглого перерізу. У камерних топках можливий пристрій додаткових зведень, що підвищують температуру в реакційній зоні, що неможливо виконати в циклонних печах. Зрештою конструкція і габарити топкового пристрою виконуються такими, щоб забезпечити необхідний час перебування вихідних газів в зоні високих температур.
Тип пальникового пристрою для установок термознешкодження і схему підведення відхідних газів вибирають залежно від їх складу. Газові викиди з високим вмістом кисню, які можуть бути використані в якості як повітря для дуття, найвигідніше подавати в повітряні тракти газопальникові пристрої дуття. Багаті пальним газові викиди з низьким вмістом (або відсутністю) кисню можна подавати безпосередньо в газові і повітряні тракти пальників дуття. Пальники інжекційного типу для цих цілей практично непридатні через нестабільність складу викидів. В той же час інжекційні пальники, що працюють на паливному газі стабільного складу, знаходять застосування як пілотні (що підтримують горіння) пристрої. Висока температура в зоні горіння таких пальників забезпечує термоокиснення забруднювача при коливаннях складу оброблюваних газів. Крім того, вони не вимагають витрат електроенергії на подачу повітря для горіння.
Одна з конструкцій факельного пальника з паровими дюзами показана на рис. 10.8, пальник для спалювання галогеновмісних домішок представлений на рис. 10.9.
Рис. 10.8. Факельний пальник з паровими дюзами