Сравнительные характеристики барботажного и турбобаоботажного сжигания жидких нефтеотходов.

Рис. 21. Принцип турбобарботажного способа сжигания жидких нефтеотходов

1 - турбулентно движущийся слой; 2 - сопла "первичного" воздуха; 3 ~ "вторичный" воздух; 4 - зона центробежной стабилизации капель; 5 - зона распыла; 6 - турбобарботажная ванна

Рис. 22. Передвижная установка "Вихрь-1" в рабочем положении

1 - регулятор подачи нефтеотходов; 2 - запальный патрубок; 3 - отверстия для подачи "вторичного" воздуха; 4 - камера сгорания; 5 - труба: 6 - турбо-барботажная крестовина; 7 - днище горелки; 8 - шибер "первичного" воздуха: 9 - шибер "вторичного" воздуха; 10 - энергоблок; 11 - вентилятор; 12 -шасси

4. Подача вторичного воздуха в камеру сгорания осуществляется над слоем отходов тангенциально с пересечением ее рабочего сечения. Недоиспарившиеся капли, вынесенные из слоя под действием центробежной силы, сепарируются на стенках камеры сгорания, что исключает механическую неполноту сгорания.

5. Процесс сжигания ведется при повышенном значении коэффициента избытка воздуха, что в определенных пределах позволяет изготавливать турбобарботажные горелки без футеровки и водного охлаждения корпуса.

На основе турбобарботажного способа сжигания МосводоканалНИИпроектом были разработаны различные типоразмеры установок для сжигания нефтеотходов, объединенные под общим названием "Вихрь". Установка "Вихрь" и технологическая схема установки с печью производительностью 200 кг/ч, промышленный вариант которой получил название "Вихрь-1", показаны на рис. 22.

Турбобарботажная печь смонтирована на общем шасси 12, где расположены также энергоблок 10 и вентилятор 11. Подача жидких горючих отходов на днище горелки 7 осуществляется через регулятор 1. Расход "первичного" и "вторичного" воздуха регулируется шиберами 8 и 9.

Конструкция печи выполнена из стали Х18Н9Т. Печь состоит из собственно камеры сгорания 4 и продолжающей ее трубы 5. Труба турбобарботажной печи откидывается при транспортировании и техническом обслуживании. Основание печи футеруется слоем толщиной 0,08 м. В центре днища расположена турбобарботажная крестовина 6 с соплами, в которую от вентилятора поступает "первичный" воздух. Нефтеотходы зажигаются через запальный патрубок 2. Через сопла, наклоненные под углом 30° к днищу, "первичный" воздух приводит тонкий слой нефтеотходов, быстро прогревающийся от излучения пламени до кипения, в турбулентное вращательное движение, вспенивает и частично распыляет его. Это исключает образование застойных зон, шлакообразование, расслоение и вскипание воды, т.е. повышает надежность работы установки. Продукты газификации полностью сгорают в заключенных потоках "вторичного" воздуха, подаваемого над слоем нефтеотходов через отверстия 3.

Рис. 23. Температурные режимы работы установки "Вихрь-1" в зависимости от диаметра камеры сгорания

1, 2, 3 - соответственно сечения I, II, III.

Зависимость изменения температур от диаметра камеры сгорания представлена на рис. 23. Из графиков следует, что при обводненности отходов от 6 до 45 % температура стенок камеры не превышает 873 К (600°С), что ниже температуры окалинообразования распространенной иежаростойкой стали 1Х18Н9Т. Это объясняется наличием пристенного слоя холодного воздуха, находящегося под действием центробежной силы и движения воздуха в межрубашечном пространстве. Пристенный слой забалластирован к тому же более тяжелыми, чем горючие газы, конечными продуктами сгорания, в первую очередь С02, плотность которого у = 1,98 кг/м³. Вне пристенного слоя продукты газификации проходят через зоны температур 1072-1373 К (800-1100°С), что гарантирует полноту их сгорания и не приводит к избыточному образованию оксидов азота из воздуха.

Испытания установок позволили сделать вывод о том, что при определенных условиях (коэффициент избытка воздуха д=1,4-1,9; закрутка "вторичного" воздуха со скоростью свыше 50 м/с) печи диаметром до 0,6 м можно делать цельнометаллическими без футеровки и водяного охлаждения из обычной нержавеющей стали 1Х18Н9Т, что значительно упрощает и удешевляет конструкцию печей и позволяет наладить их серийное производство.

Эксперименты на установках диаметром свыше 0,6 м показали, что, начиная с диаметра 0,8 м, эффект вращающегося кольца холодного воздуха значительно ослабевает, температура стенок повышается до 973 К и выше, поэтому более крупные установки нуждаются в футеровке огнеупорным материалом.

Первые установки "Вихрь", в том числе серийные, выпускались без утилизации и очистки дымовых газов. В настоящее время разработаны конструкции установок с утилизацией тепла и с мокрой (реагентной и безреагентной) очисткой дымовых газов. Локальные установки такого типа имеют широкие перспективы для применения.

Дата добавления: 2015-07-19