1 − Черговий пальник; 2 − повітряна труба; 3 − захисний козирок; 4 − корпус факельного пальника; 5 − парова дюза; 6 − кишеня для термопари

Рис. 10.9. Пальник для спалювання галогеновмісних газів в атмосфері інертного газу

1 − внутрішній корпус пальника; 2 − отвір для виходу газоподібних відходів; 3 − зовнішній корпус пальника; 4 − отвір для виходу інертного газу; 5 − канал для суміші інертного газу і газових відходів; 6 − введення інертного газу; 7 − голка; 8 − ввід природного газу; 9 − кільцевий простір для природного газу; 10 − штуцер для подачі інертного газу; 11 − кільцевий простір для інертного газу

Із дифузійних пальників заслуговує уваги достатньо проста конструкція, що є перфорованою трубою, встановленою в потоці відхідних газів так, що газові факели, що виходять з отворів, розвиваються в її аеродинамічному сліді, за рахунок чого забезпечується стійкість газового факела при високих значеннях коефіцієнтів надлишку повітря. В результаті через пальниковий пристрій вдається пропустити велику кількість відхідних газів при незначній витраті паливного газу. Проте при великих надлишках повітря середня температура газів стає нижчою за температуру самозаймання пари органічних сполук, внаслідок чого термоокисненню будуть піддані лише частинки, що безпосередньо стикаються з факелом. У той же час такий пристрій може бути ефективно використаний і при вищих надлишках повітря, якщо на знешкодження надходять гарячі газові викиди.

10.2.2. Принципи розрахунку установок термознешкодження

Повнота термоокислення органічних забруднювачів залежить від температури процесу, часу перебування частинок забруднювача і кисню в зоні високих температур, теплонапруги топкового об’єму, физико-хімічних властивостей забруднювачів, параметрів стану і складу відхідних газів, а також безлічі інших чинників.

Пропонована методика розрахунку дозволяє отримати орієнтовні значення параметрів процесу.

Розрахунок складається з наступних стадій: визначення складу продуктів згорання, коефіцієнта надлишку повітря і температури горіння, часу перебування і розмірів топкового пристрою; підбір типорозмірів пальникових пристроїв; розрахунок газопроводів, повітропроводів, димарів, підбір газоустаткування і пристроїв тягодуття.

Початкові дані для розрахунку − витрата відхідних газів W_з (м³/с) і їх склад, виражений об’ємними долями компонентів r_i.

Витрата паливного газу W_п (м³/с) визначається із співвідношення:

,

де N − кількість забруднювачів;

а_В − коефіцієнт надлишку повітря по відношенню до палива;

ν_В − теоретично необхідна кількість повітря, розрахована за складом палива, м³/м³.

При обробці газів з низьким вмістом кисню величину коефіцієнта надлишку повітря за паливом приймають в межах а_В=1,05...1,2. Якщо відхідні гази використовуються як повітря для горіння, то для зменшення споживання палива слід приймати по можливості більший коефіцієнт надлишку повітря (орієнтовно а_В≈3).

Об’єм топки (м³) розраховують за виразом:

,

а її теплове навантаження (кВт) − як

,

де W_i, Q_i − відповідно витрата, м³/с, і теплота згорання, кДж/м³, паливного газу або (і) відхідних газів, що містять горючі речовини;

q_V − допустима теплова напруга топкового об’єму, кВт/м³;

N − кількість видів горючих газів.

При вмісті горючих токсичних забруднювачів у відхідних газах менше 50...100 мг/м³ величину Q можна розраховувати за звичайними співвідношеннями для паливного газу.

Значення q_V для прямоточних конструкцій топок рекомендується приймати не більше 200 кВт/м³. Для циклонних топок ця величина може бути збільшена в 4...5 разів.

Необхідний час перебування τ_пр (с) органічних токсичних сполук в зоні реакції при температурі горіння t_гор=700...1000ºС орієнтовно визначається за емпіричною формулою:

.

За відсутності дослідних даних про температуру горіння її можна оцінити за співвідношенням:

,

де η − пірометричний коефіцієнт, значення якого приймають для неекранованих неізольованих топок в межах 0,75...0,85, для екранованих − в межах 0,5...0,8, для неекранованих ізольованих − в межах 0,8...0,09;

t_кал − калориметрична температура горіння.

При вмісті горючих забруднювачів більше 100...150 мг/м³ необхідно враховувати їх вплив на процес горіння.

По знайденій величині τ_пр проводять перевірку достатності прийнятого раніше об’єму топки:

,

де K_Т − коефіцієнт заповнення топки продуктами згорання, значення якого можна приймати від 0,7 для вертикальних прямокутних до 0,95 для циклонних топок;

W_д.г − витрата димових газів, м³/с.

При вмісті забруднювачів менше 200 мг/м³ величину W_д.г підраховують за виразом:

,

де − об’єми відповідних компонентів продуктів згорання, віднесені до 1 м³ паливного газу, що визначаються за його складом.

При значних концентраціях горючих забруднювачів витрату димових газів розраховують за виразом:

,

де − об’єми відповідних компонентів продуктів згорання, віднесені до 1 м³ горючої суміші палива і забруднювачів;

R_Т − доля палива в горючій суміші.

Знаходять еквівалентний діаметр D_е (м) і довжину l (м) або висоту h (м) топкового пристрою:

;

;

.

За витратою газового палива підбирають розмір пальникового пристрою, необхідне газоустаткування і розраховують діаметри газопроводів, а по витраті димових газів знаходять розміри димоходів, димаря і при необхідності − димосмоку.