Циклонные и комбинированные реакторы.
Наиболее эффективными универсальными реакторами для огневого обезвреживания промышленных отходов являются циклонные реакторы. Их достоинства обусловлены главным образом аэродинамическими особенностями (вихревой структурой газового потока), обеспечивающими высокую интенсивность и устойчивость процесса сжигания топлива с очень малыми тепловыми потерями при минимальных избытках воздуха, а также наиболее благоприятные условия тепло- и массообмена между газовой средой и каплями (частицами) отхода вследствие больших относительных скоростей и высокой степени турбулентности. Все это позволяет создавать малогабаритные реакторы с удельными нагрузками, в десятки раз превышающими нагрузки барабанных, многоподовых, шахтных и других печей.
Небольшие габариты циклонных реакторов и эффективная центробежная сепарация позволяют использовать водоохлаждаемую гар- ниссажную футеровку взамен кирпичной. Это дает возможность, во-первых, обезвреживать сильноминерализованные отходы с улавливанием подавляющего количества (80—90 %) минеральных веществ и выпуском их из реактора в виде расплава и, во-вторых, длительное время эксплуатировать реактор без существенного увеличения тепло- потерь в окружающую среду. В реакторе совмещены циклонный и слоевой принципы организации огнетехнического процесса. Использование циклонных реакторов, разработанных для ликвидации сточных вод, при обезвреживании жидких шламов, суспензий, пульп возможно в случае замены механических форсуночных устройств пневматическими (в том числе акустическими) или ротационными распылителями, характеризующимися достаточно большими проходными сечениями. Циклонный реактор в этом случае может быть вертикального или горизонтального типа.
Американскими фирмами General Electric Со. И Dorr-Oliver Inc. разработаны циклонные реакторы для сжигания диспергированных твердых отходов и пастообразных осадков сточных вод. Поток смеси распыленных отходов с воздухом подводится в горизонтальный циклонный реактор (рис. 4.28), где органические вещества сгорают, а минеральные примеси выносятся дымовыми газами и частично улавливаются в циклонном сепараторе.
Рис. 4.28. Схема горизонтального циклонного реактора фирмы General Electric Со. (США) для сжигания твердых пылевидных отходов:
1 — камера сгорания; 2 — кожух; 3 — огнеупорные материалы; 4 — штуцер подвода материала; 5 — горелка; 6 — воздушная камера; 7— трубопровод; 8— вентилятор; 9 — дымовая труба
Для снижения габаритов реактора НПО «Техэнергохимпром» разработало реактор для сжигания осадков во встречных соударяющихся струях газовзвеси. Диспергированные осадки с помощью питателей-распылителей вводят по оси циклонного реактора (рис. 4.29) двумя прямолинейными потоками навстречу друг другу. Каждый из встречных потоков по ходу в реакторе подсушивается, прогревается и проходит в зону столкновения потоков полностью подготовленным для сжигания.
В этой зоне (примерно в сечении пережима) частицы осадков обладают минимальной кинетической энергией вследствие потерь ее при движении частиц вдоль печи и в результате столкновения частиц противоположных потоков. В зону столкновения потоков тангенциально к окружности реактора с помощью горелок (5) поступает топливовоздушная смесь и здесь сгорает. Вихревой поток продуктов сгорания топлива подхватывает горящие частицы пастообразных осадков и уносит их, перемещая от периферии реактора к зонам подачи. Продукты сгорания выбрасываются из реактора по тангенциальным каналам. Наиболее крупные частицы, кинетическая энергия которых достаточна для того, чтобы они прошли без задержки зону столкновения, также попадают в вихревой поток продуктов сгорания, перемещаются с ним в зону ввода противоположного потока осадков и сгорают.
Рис. 4.29. Схема циклонного реактора для огневого обезвреживания пастообразных осадков:
- 1 — питатель — распылитель; 2— камера сгорания; 3 — пережим;
- 4 — газоход; 5— горелка дополнительного топлива
