Высокотемпературное обезвреживание газов

В некоторых случаях отходящие газы со значительным содержанием горючих компонентов могут быть использованы как топливо. В качестве самостоятельного топлива могут сжигаться отходящие газы с теплотворной способностью 3,35-3,77 МДж/м3 и ниже, если они обладают повышенной температурой. Прямое сжигание газообразных отходов с использованием дополнительного топлива считают целесообразным в случаях, когда обезвреживаемые компоненты газовых выбросов могут обеспечить не менее 50 % общего тепловыделения. Однако обычно содержание горючих примесей в отходящих газах значительно меньше нижнего предела воспламенения, что требует существенных затрат дополнительного топлива и утилизации тепла процесса сжигания прежде всего с целью совращения этих затрат. Расход дополнительного топлива при сжигании таких газообразных отходов, нагретых до 50 °C, составляет 25—40 кг условного топлива на 1 000 м3 обрабатываемых газов.

С экономической точки зрения очистка методом дожигания на месте не должна рассматриваться как стадия, снижающая экономичность всего процесса, поскольку вовлечение углеводородных компонентов в процесс горения позволяет получить дополнительное тепло и делает технологию более эффективной. Современные устройства должны обеспечивать эффективную переработку всех типов выбросов (газовые потоки, жидкости), содержащих углеводороды и органические соединения при условии минимального потребления энергии и возможно большей экономической эффективности.

Система термического окисления, или дожигания, должна в полной мере соответствовать условиям конкретного производства. В противном случае проблемы взрывоопасности, сопряжения с основной техно логией и технического обслуживания лишь создают дополнительные трудности. При правильном проектировании и подборе оптимального метода использования теплоты сгорания отходящих газов система становится безопасной, надежной и экономически эффективной.

С наступлением в промышленности «века углеводородов» проблема очистки газовых выбросов и жидких органических стоков, содержащих углеводороды, стала весьма важной во всем мире. Методы прямого сжигания применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсичных, а также дурно пахнущих примесей. Их преимуществами являются относительная простота аппаратурного оформления и универсальность использования, так как на работу термических нейтрализаторов мало влияет состав обрабатываемых газов.

Суть этих способов заключается в окислении обезвреживаемых компонентов кислородом до СО2 и Н2О. Это определение полностью может быть отнесено и к жидким отходам.

Они применимы для обезвреживания практически любых паров и газов, продукты сжигания которых менее токсичны, чем исходные вещества. Прямое сжигание используют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ и отходящих газов не выходит за пределы воспламенения. Процесс проводят в обычных или усовершенствованных топочных устройствах, в промышленных печах и топках котельных агрегатов, а также в открытых (|>акедах. Принципиальная схема термического нейтрализатора для обезвоживания отходящих газов промышленности представлена на рис. 2.6.

Схема термического нейтрализатора промышленных газов с теплообменником

Рис. 2.6. Схема термического нейтрализатора промышленных газов с теплообменником

Конструкция нейтрализатора должна обеспечивать необходимое время пребывания обрабатываемых газов в аппарате при температуре, гарантирующей возможность достижения заданной степени их обезвреживания (нейтрализации). Время пребывания обычно составляет 0,1-0,5 с (иногда до 1 с), рабочая температура в большинстве случаев ориентирована на нижний предел самовоспламенения обезвреживаемых газовых смесей и превосходит температуру воспламенения на 100-150 °C (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Температура самовоспламенения наиболее распространенных горючих загрязнителей отходящих газов промышленности [3]

Вещество

Г, °C

Вещество

Г, °C

Вещество

Т, °C

Аммиак

649

Метан

537

Фталевый ангидрид

584

Ацетон

538

Метиловый спирт

470

Фурфурол

393

Бензол

579

Метиловый эфир

350

Фурфуроловый спирт

490

Бутадиен

449

Метил этил кетон

516

Хлорбензол

674

Бутиловый спирт

367

Нитробензол

496

Циклогексан

268

Винилацетат

426

Олеиновая кислота

363

Циклогексанон

495

Водород цианистый

538

Пропан

468

Эпихлоргидрин

410

Глицерин

393

Пропилен

504

Этап

510

Дибутилфталат

404

Сероводород

260

Эгилацетат

486

Дихлормстап

640

Скипидар

253

Этилбензол

466

Дихлорэтилен

413

Стирол

491

Этилена оксид

430

Керосин

254

Толулол

552

Этиленгликоль

413

Крезол

559

Углерода оксид

652

Этиловый спирт

426

Ксилол

496

Фенол

715

Этиловый эфир

186

Термическое обезвреживание при производстве лакокрасочных покрытий

Одним из эффективных способов очистки газов при производстве лакокрасочных покрытий от органических соединений (ацетон, ксилол, бензол, бензин и т. д.) является их термическое сжигание, позволяющее окислить до 99 % всего количества растворителей, например, в газах, отходящих от сушильных камер, в которых сушатся окрашенные изделия.

Температура сжигания лежит обычно в интервале 650-800 °C, и в этих условиях углеводороды окисляются до безвредных диоксида углерода и воды. Основные факторы, влияющие на эффективность работы таких установок, - температура окисления, концентрация кислорода, время пребывания растворителей в зоне горения, а также количество смешения кислорода, газа и паров растворителей.

Эффективность процесса сжигания растворителей возрастает с увеличением их содержания в отходящих газах, повышением температуры и увеличением продолжительности нахождения газов в зоне горения.

На рис. 2.7 приведены кривые сжигания ксилола в зависимости от температуры, по которым видно, что в интервале низких температур этот процесс в значительной мере зависит от концентрации растворителя в неочищенном газе на входе, и лишь при достижении 700 °C температура становится практически независимой от концентрации [6].

Концентрация ксилола в очищенном газе, мг/м3

Рис. 2.7. Изменение концентрации ксилола в зависимости от температуры и исходной концентрации в газах:

/ - 1500 мг/м3; 2 - 3000 мг/м3

Кислород, необходимый для сжигания растворителей, обычно берется их потока обработанного воздуха, и его концентрация для проведения процесса сжигания должна быть не менее 16%. Если концентрация кислорода в отходящих газах менее 16%, то такие газы предварительно смешиваются с воздухом и затем подаются на горение. При содержании кислорода в газах более 16 % они могул быть использованы вместо дутьевого воздуха в горелках, работающих на природном газе.

Эффективность применения установок термического дожигания зависит от концентрации паров растворителей в газовых выбросах, которые обычно составляют 0,5-5 г/м3; чем она больше, тем выше технико-экономические показатели таких установок.

При термическом методе очистки газов из сушильных камер (при производстве лакокрасочных покрытий) температура сжигания поддерживается около 700-800 °C. Поэтому утилизация теплоты значительно улучшает технико-экономические показатели термического сжигания. Могут быть использованы различные технологические схемы использования теплоты: обогрев теплообменников вытяжного, циркуляционного или свежего воздуха в сушильных камерах, отопление цехов, приготовление горячей воды, пара и т. д.

За рубежом на практике зарекомендовали себя три типа систем термического дожигания:

  • 1) без утилизации теплоты; преимуществом их являются низкие капиталовложения, а недостаток - высокие издержки при эксплуатации;
  • 2) установки с частичным использованием теплоты очищенных газов;
  • 3) установки с полным использованием теплоты.

Так, при производстве лакокрасочных покрытий наиболее широкое распространение согласно патентной литературе получили установки с использованием теплоты после сжигания паров растворителей непосредственно в сушильной установке

Котпрольпые вопросы

  • 1. Какова суть процесса абсорбции загрязняющих веществ из газовых потоков? Приведите примеры.
  • 2. Как происходит очистка газов от диоксида серы при использовании известнякового метода? Основные достоинства и недостатки этого метода.
  • 3. Как происходит очистка газов от диоксида серы при использовании рекуперационных методов очистки газов? Приведите пример.
  • 4. Как происходит очистка газов от диоксида серы с использованием извести?
  • 5. Какова суть процесса некаталитического гомогенного восстановления оксидов азота с добавлением аммиака?
  • 6. В чем заключается суть каталитических процессов очистки газов?
  • 7. Как происходит обезвреживание отходящих газов от оксидов азота при использовании высокотемпературного каталитического восстановления?
  • 8. Какова суть процесса селективного каталитического восстановления оксидов азота аммиаком?
  • 9. Для каких отходящих газов используют высокотемпературное обезвреживание газов? Суть процесса, необходимые условия для проведения процесса обезвреживания.

Список источников

  • 1. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1966. - 768 с.
  • 2. Иванов О.П., Коган Б.И., Быков А.П. Инженерная экология: учеб, пособие / подред. Б.И. Когана. - Новосибирск: Изд-во НГТУ. -Ч. 2,1995. - 143 с.
  • 3. Родионов А.И., Клушин В.Н. Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды: учебник дня вузов, 2-е изд., переработ. и доп. - М.: Химия,
  • 1989. -512 с.
  • 4. Реймере Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. - М.: Мысль,
  • 1990. -637 с.
  • 5. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: справ, изд.: в 2 ч. Ч. 1: / под ред. С. Калверта, Г. Инглунда. -М.: Металлургия, 1988. - 760 с.
  • 6. Шабельский В. А. и др. Защита окружающей среды при производстве лакокрасочных покрытий. - Л.: Химия, 1985. - 120 с.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >