Реакторы с псевдоожиженным слоем.
Для огневого обезвреживания жидких, твердых и пастообразных отходов применяют реакторы с псевдоожиженным слоем. Основой для разработки конструкций реакторов этого типа явились соответствующие аппараты, применяемые в химической технологии. Принцип работы реакторов с псевдоожиженным слоем состоит в подаче горючих газов (воздуха) через слой инертного материала (песок с размером частиц 1—5 мм), поддерживаемого колосниковой решеткой. При критической скорости потока газа инертный слой переходит во взвешенное состояние, напоминающее кипящую жидкость. Поступивший в реактор отход интенсивно перемешивается с инертным слоем, при этом существенно интенсифицируется теплообмен.
Псевдоожижение слоя материала может быть осуществлено в реакторах различных конструкций с горизонтальными перфорированными перегородками, предназначенными для поддержания материала до и после псевдоожижения, а также для равномерного распределения сжижающего агента по сечению аппарата (рис. 4.25). Реактор с псевдоожиженным слоем для сжигания осадков изготовляют диаметром
от 2,7 до 9 м. Осадки подают в реактор либо над слоем инертного носителя (песка), либо непосредственно в слой. Осадки бытовых сточных вод обычно подают в слой носителя.
Рис. 4.25. Схема реактора с псевдоожиженным слоем:
- 1 — воздух для псевдоожижения;
- 2 — твердый продукт; 3 — слой инертного носителя (песок) в твердой фазе;
- 4 — граница псевдоожиженного слоя;
- 5 — корпус; 6 — унос золы; 7 — поток загружаемых отходов; 8 — загрузка отходов; 9 — отходящие газы; 10— сепаратор;
- 11 — возврат пыли; 12 — решетка
Процессы в псевдоожиженном слое проводят при температурах, не приводящих к расплавлению или спеканию реагирующих материалов. В псевдоожиженном слое можно сжигать битуминозные сланцы, бурые угли с высоким содержанием золы, углесодержащие остатки после сгорания и т.п. Интенсивное перемешивание частиц при сжигании топлива в таких реакторах обеспечивает высокую теплопередачу между слоем и поверхностями нагрева, погруженными в слой, что приводит к уменьшению габаритов котлоагрегата. Для связывания оксидов серы в псевдоожиженный слой добавляют известняк или доломит, в результате чего образуется нейтральный сульфат кальция. На рисунках 4.26 и 4.27 приведены схемы установок с реакторами псевдоожиженного слоя фирмы Lurgi.
Рис. 4.26. Схема установки фирмы Lurgi с реактором псевдоожжиженного слоя
Рис. 4.27. Схема реактора с псевдоожжиженным слоем и предварительной подсушкой шламов фирмы Lurgi:
1 — топка; 2 — кипящий слой; 3 — камера горения; 4 — зоны распределения шлама; 5 — узел подачи и выгрузки инертного носителя; 6 — контур циркуляции дымовых газов; 7 — подогреватель воздуха; 8— камера дожигания
Целесообразность сжигания осадков сточных вод методом псевдоожижения следует определять с учетом его достоинств и недостатков. К основным достоинствам метода относится, во-первых, возможность интенсивного перемешивания твердой фазы, приводящего практически к полному выравниванию температуры, концентрации и других параметров по объему псевдоожиженного слоя. Во-вторых, благоприятные гидродинамические условия, определяемые повышенной относительной скоростью газа. В-третьих, развитая поверхность частиц осадков, обеспечивающая достаточно высокую удельную производительность слоя, небольшое его гидравлическое сопротивление, возможность использования довольно крупных частиц осадков. Наконец, отсутствие движущихся и вращающихся частей; сравнительно простое устройство реактора и возможность автоматизации процесса обезвреживания.
К наиболее существенным недостаткам метода псевдоожижения осадков относятся неравномерность времени пребывания в слое обрабатываемых частиц твердой фазы (например, в равной степени возможны проскок частиц и их нахождение в слое дольше среднестатистического времени пребывания), возможность слипания и спекания твердых частиц, необходимость установки мощных пылеулавливающих устройств на выходе дымовых газов из слоя (особенно при разнообразном гранулометрическом составе твердой фазы), необходимость во многих случаях подогрева ожижающего агента и установки рекуператоров из легированных сталей, а также ограниченность рабочих скоростей сжижающего агента пределами, соответствующими началу псевдоожижения твердой фазы и ее уносу из слоя.
