Оборудование для термического обезвреживания газовых примесей

Термические методы широко используются для обезвреживания отходящих газов на промышленных предприятиях различных отраслей промышленности. Их положительные качества: отсутствие шламового хозяйства и сточных вод, небольшие габаритные размеры установок данного типа, простота их обслуживания, высокая эффективность очистки при низкой стоимости.

Однако перед их применением следует учесть характер образующихся продуктов реакции окисления. Нередко, например при термической нейтрализации сероводородсодержащих выбросов, образуется диоксид серы, который значительно менее токсичен, чем сероводород. Однако в других случаях, например при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу, могут образоваться продукты реакции, по токсичности во много раз превышающие компоненты ПГВС на входе в установку.

В связи с этим можно дать следующую рекомендацию общего типа: метод термического обезвреживания применим для выбросов, содержащих горючие токсичные вещества, которые под действием высоких температур не образуют более токсичные вещества. Следует также учитывать, что смесь горючих веществ с кислородом образует взрывоопасные смеси, характеризуемые нижним и верхним пределами взрываемости (НКПР и ВКПР), значение которых при изменении параметров газовой смеси (температуры, давления, концентрации инертных газов и т. д.) может изменяться.

Одним из наиболее простых приемов предотвращения образования взрывоопасных смесей является разбавление газовой смеси воздухом. Концентрация горючих веществ в смеси при этом должна составлять не более 25 % от НКПР. Если отходящие газы содержат более 17 % (об.) кислорода, то они могут быть использованы в качестве дутьевого воздуха при сжигании высококалорийного топлива. Газы с меньшим содержанием кислорода можно использовать лишь в качестве добавки к дутьевому воздуху.

При рассмотрении возможности использования термического обезвреживания парогазовоздушных выбросов в каждом конкретном случае следует учитывать наличие в них конденсирующихся веществ (смол, горючих пылей). Дело в том, что при транспортировке таких газов по газоходу возможно отложение этих веществ в местах резкой смены направления газового потока либо изменения площади его сечения. В аварийной ситуации эти горючие отложения могут воспламениться. В подобных случаях в качестве профилактики применяют искусственное выжигание скопившихся в газоходах горючих отложений или периодическую пропарку газоходов горячим водяным паром.

На процесс термического обезвреживания токсичных выбросов влияет три основных фактора: температура, интенсивность перемешивания и время пребывания газов в реакционной зоне. Решающее значение в организации процесса обезвреживания имеет подготовка газов к реакции, т. е. нагрев смеси до необходимой температуры и обеспечение полного смешивания горючих газов с окислителем. Если обезвреживаемый горючий газ содержит в своем составе достаточное для окисления токсичных примесей количество кислорода либо этот кислород добавляется к обезвреживаемому газу заблаговременно, до подачи смеси в печь термического обезвреживания, то процесс смешивания газов упрощается.

Например, процесс термического обезвреживания смесей, содержащих оксид углерода и метан, может быть описан уравнением вида

где ф — степень обезвреживания газа; т — время протекания процесса, с; а — эмпирический коэффициент, отражающий аэродинамические условия проведения процесса; Тк — температура в реакционной камере, К; Гв — температура воспламенения обезвреживаемого компонента, К.

С увеличением времени протекания процесса и интенсивности турбулентной диффузии степень обезвреживания при неизменной температуре существенно увеличивается. Если же параметры т и а постоянны, то увеличения степени обезвреживания можно достигнуть только за счет повышения температуры в камере.

Введение в уравнение температуры воспламенения обезвреживаемого компонента позволяет учесть его индивидуальные свойства. Так, при одинаковых параметрах а, Тк и т степень обезвреживания сероводорода (Гв = 260 °С) будет гораздо выше степени обезвреживания оксида углерода (Гв = 651 °С), так как значительно увеличивается разность температур АТ = Тк - Тв. При обезвреживании газовых выбросов, содержащих смесь токсичных компонентов, в параметр АТ следует вводить температуру воспламенения наиболее трудноокисляемого вещества.

Следует учитывать, что реакции окисления многих углеводородных соединений проходят с образованием промежуточных, менее активных соединений. В частности, окисление многих углеводородов происходит с образованием промежуточного компонента — оксида углерода. В этих случаях в параметр АТ необходимо вводить температуру воспламенения именно данного соединения. В зависимости от условий сжигания и технологического оформления процесса применяют два метода термического обезвреживания выбросов: в топочных и факельных устройствах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >