6.4 Термічне знешкодження газів

 

На багатьох промислових підприємствах різних галузей промис­лово­сті знешкодження газів від домішок, які легко окислюються, а також від таких, що погано пахнуть, проводиться методами прямого спалювання.

 

Газові викиди, які вміщують горючі компоненти, сильно відрізня­ють­ся для різних промислових джерел як за номенклатурою компонентів, які підлягають усуненню, так і за числом останніх, а також за теплотою згоряння і об’ємах, які складають від десятків до сотень тисяч м3/год.

 

Способи газоочищення, засновані на високотемпературному спалюванні горю­чих домішок, широко застосовують в лакофарбових виробництвах, проце­сах одержання ряду видів хімічної, електро­технічної та електронної проду­кції, в харчовій індустрії, в дру­карській справі, при знежирюванні та фар­буванні деталей і виробів та в багатьох інших процесах.

 

Рисунок 6.6 – Схеми термічних нейтралізаторів промислових   газо­вих відходів без теплообмінника (а) і з теплооб­мінником (б):
1 –  подача палива; 2 –  забруднені гази; 3 –  камери зго­ряння;            4 –  знешкоджені гази; 5 –  теплообмінник

 

Суть цих способів – в окисленні знешкоджуваних компонентів кис­нем. Вони можуть застосовуватися для знешкодження практично будь- яких парів і газів, продукти спалювання яких менш токсичні за початкові речовини. Пряме спалювання застосовують в тих випадках, коли концент­рація горючих речовин у відхідних газах не виходить за межі запалювання. Процес проводять у звичайних чи вдосконалених топках, в промислових печах і топках котель­них агрегатів а також у відкритих факелах. Принци­пові схеми тер­мічних нейтралізаторів для знешкодження відхідних газів промисло­вості наведені на рис. 6.6.

 

Схема відкритої факельної установки зі знешкодженням всього об’єму технологічних газів наведена на рис. 6.7.

 

Забруднені гази 1 направляють через сепаратор 2 на спалю­вання у факельну трубу 3. Конденсат із сепаратора вертають у ви­робництво або зливають в каналізацію через гідрозатвор 6. Факель­ну трубу оснащують черговими 4 і запальними 5 пальниками, до яких підводиться природний газ. Якщо необхідно спалювати різні природ­ні гази, то в одній металоконс­трукції може бути змонтовано декілька факельних труб, до кожної з яких підводять певного скла­ду газ.

 

Конструкції нейтралізаторів повинні забезпечувати необхідний час перебування знешкоджуваних газів в апараті при температурі,  яка гаран­тує   можливість досягнення заданого ступеню їх знешкодження (нейтралі­зації). Час перебування звичайно складає 0,1...0,5 с (деколи до 1 с), робоча температура в більшості випадків орієнто­вана на нижню границю самоза­палення знешкоджуваних газових сумі­шей і перевищує температуру запа­лення (табл. 6.1) на 100...150°С.

 

Рисунок 6.7 – Схема факельної установки:
1 –  забруднені гази; 2 –  сепаратор; 3 –  факель­на труба; 4 –  чергові пальники; 5 –  запальні пальники; 6 –  гідрозатвор

 

В деяких випадках відхідні гази зі значним вмістом горючих
компонентів можуть бути використані як паливо. Як самостійне паливо можуть застосовуватися відхідні гази з теплотворною здатністю    3,35...3,77 МДж/м3 і нижче, якщо вони мають підвищену температуру. Пряме спалю­вання газоподібних відходів з ви­користанням додаткового палива вважа­ють доцільним у випадках, коли знешкоджувані компоненти газових вики­дів можуть забезпечити не менше 50% загального тепловиді­лення. Проте звичайно вміст го­рючих домішок у відхідних газах значно менший ниж­ньої границі запалення, що викликає необхідність істотних ви­трат додатко­вого палива і утилізації тепла процесу спалювання з ме­тою скорочення цих витрат.

 

Розрахунки процесів термічного окислення виконують з метою ви­значення кількості додаткового газоподібного палива, необхід­ного для до­сягнення потрібної температури оброблення відхідних газів; об’єму газо­подібних продуктів згоряння та об’єму камери згорання.

 

Таблиця 6.2 – Температура запалення найбільш розповсюджених горючих забруднювачів відхідних газів промисловості

Речовина	t °С	Речовина	t °С
Аміак	649	Метан	537
Ацетон	538	Метиловий спирт	470
Бензол	579	Метиловий ефір	350
Бутадієн	449	Метилетилкетон	516
Бутиловий спирт	367	Нітробензол	496
Вінілацетат	426	Олеїнова кислота	363
Водень ціаністий	536	Пропан	468
Гліцерин	393	Пропілен	504
Дибутилфталат	404	Сірководень	260
Діхлорметан	640	Скипидар	253
Діхлоретилен	413	Стирол	491
Гас	254	Толуол	552
Крезол	559	Вуглецю оксид	652
Ксилол	496	Фенол	715
Фталевий ангідрид	564	Фурфурол	393
Фурфулоровий спирт	490	Хлорбензол	674
Циклогексан	266	Циклогексаном*	495
Епіхлоргідрін	410	Етан	510
Етилацетат	486	Етилбензол	466
Етилену оксид	430	Етиленгліколь	413
Етиловий спирт	426	Етиловий ефір	186

* Наведена стандартна температура самозапалення

 

Об’ємні витрати додаткового газоподібного палива Qпг, м3/с,   зале­жать від кількості теплоти qr, кДж/с, необхідної для підвищення темпера­тури газу, який обробляється, від початкової до температури згорання (орі­єнтовно визначають зі значень ентальпії для повітря) і теплотворної здат­ності , кДж/м3, природного газу:
                      .                                    (6.15)
Сумарні витрати газоподібних продуктів в пристроях для допалю­вання визначають як суму об’ємних витрат продуктів згорання, розрахо­вану за стехіометрією реакції окислення, і об’ємних вит­рат газу, який об­робляється.
Оптимальна швидкість газу, який проходить через сопло, що забез­печує найефективніше перемішування продуктів згоряння і забрудненого газу, повинна бути 4,5...7,5 м/с.
Діаметр камери згорання визначають, виходячи з необхідності забез­печення достатнього часу перебування та інтенсивності турбу­лентності. Для пристроїв термічного окислення раціональний час перебування газу в ка­мері згорання знаходиться в межах 0,3...0,9 с.

 

Вінниця ВНТУ 2010