Высокотемпературное обезвреживание газов

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.

Газовые выбросы, содержащие горючие компоненты, сильно различаются для различных промышленных источников как по номенклатуре подлежащих устранению компонентов, так и по числу последних, а также по теплоте сгорания и объемам, составляющим от десятков до сотен тысяч м³/ч. Способы газоочистки, основанные на высокотемпературном сжигании горючих примесей, широко используют в лакокрасочных производствах, процессах получения ряда видов химической, электротехнической и электронной продукции, в пищевой индустрии, в типографском деле, при обезжиривании и окраске деталей и изделий и во многих других процессах.

Суть этих способов заключается в окислении обезвреживаемых компонентов кислородом. 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 в отходящих газах не выходит за пределы воспламенения. Процесс проводят в обычных или усовершенствованных топочных устройствах, в промышленных печах и топках котельных агрегатов, а также в открытых факелах. Принципиальные схемы термических нейтрализаторов для обезвреживания отходящих газов промышленности представлены на рис. 1−56.

Конструкция нейтрализатора должна обеспечивать необходимое время пребывания обрабатываемых газов в аппарате при температуре, гарантирующей возможность достижения заданной степени их обезвреживания (нейтрализации). Время пребывания обычно состав;

Рис. 1−56. Схемы термических нейтрализаторов промышленных газовых отходов без теплообменника (а) и с теплообменником (б).

ляет 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 (табл. 1.7) на 100−150°С.

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 вызывает необходимость существенных затрат дополнительного топ;

Таблица 1.7.

Температуры самовоспламенения t_R наиболее распространенных горючих загрязнений отходящих газов промышленности

?Указана стандартная температура самовоспламенения лива и утилизации тепла процесса сжигания прежде всего с целью сокращения этих затрат. Расход дополнительного топлива при сжигании таких газообразных отходов, нагретых до 50 °C, составляет 25- 40 кг условного топлива на 1000 м³ обрабатываемых газов.

Для определения расхода дополнительного топлива g_T (в кг/с) можно использовать уравнение:

где g _в—расход воздуха (обезвреживаемого газа), кг/с; Н_т, Н_н— теплота сгорания соответственно топлива и нейтрализуемой смеси, кДж/кг; С — концентрация горючих примесей, кг/кг; с_р— теплоемкость воздуха (приравниваемая к теплоемкости газов), кДж/(кг.К); t, — температура воздуха (обезвреживаемого газа) на входе в регенератор, °С; t₃— температура нейтрализации, °С; х — степень регенерации, определяемая выражением:

где t₂ — температура подогретого в регенераторе воздуха (обезвреживаемого газа).

Степень, а нейтрализации обезвреженных газовых выбросов может быть оценена с использованием формулы:

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

где Ф_вх и — суммарная токсичность соответственно подлежащих нейтрализации и нейтрализованных газовых выбросов, определяемая по выражению:

где С — концентрация токсичного компонента; К. — коэффициент, характеризующий комбинированное действие данного вещества с остальными токсичными компонентами (при аддитивности или суммировании 0<�К1; при антагонизме К<0), подходы к оценке величины которого могут быть найдены в специальной литературе.

Вопросы для повторения

• 1. Какова связь между отдельными кинетическими областями реализации гетерогенно-каталитических превращений и оптимальной структурой катализаторов?
• 2. В чем заключается существо проведения каталитической газоочистки в условиях предкатализа?
• 3. Охарактеризуйте существо и преимущества осуществления каталитической газоочистки в нестационарном режиме.
• 4. Назовите методы каталитической очистки газов от оксидов азота и охарактеризуйте их показатели.
• 5. На каких принципах основаны предложенные технологии каталитической очистки отходящих газов от диоксида серы?
• 6. Поясните, в каких случаях практикуют каталитическую очистку газовых выбросов от органических загрязнений.
• 7. Сопоставьте показатели процессов очистки отходящих газов от оксида углерода с использованием контактных масс, содержащих и нс содержащих металлы платиновой группы.
• 8. Назовите условия, характеризующие рациональность практической рализации высокотемпературного обезвреживания газовых выбросов.