Термічні методи очистки забруднених газів. Утилізація тепла горіння

Методи прямого спалювання застосовують для знешкодження газів від легко окисляємих токсичних органічних речовин, а також домішок, що дурно пахнуть. Їхніми перевагами є відносна простота апаратурного оформлення й універсальність використання, тому що на роботу термічних нейтралізаторів мало впливає склад оброблюваних газів.

Газові викиди, що містять пальні компоненти, сильно розрізняються для різних промислових джерел як по номенклатурі підлягаючих усуненню компонентів, так і по числу останніх, а також по теплоті згоряння й обсягам, що складають від десятків до сотень тисяч м³/годину. Способи газоочистки, засновані на високотемпературному спалюванні пальних домішок, широко використовують у лакофарбових виробництвах, процесах одержання ряду видів хімічної, електротехнічної й електронної продукції, у харчовій індустрії, типографській справі, при знежиренні і фарбуванні деталей і виробів і в багатьох інших процесах.

Суть цих способів полягає в окислюванні знешкоджуваних компонентів киснем. Вони застосовні для знешкодження практично будь-яких пар і газів, продукти спалювання яких менш токсичні, чим вихідні речовини. Пряме спалювання використовують у тих випадках, коли концентрація пальних речовин у газах, що відходять, не виходить за межі запалення. Процес проводять у звичайному чи удосконаленому топковому пристроях, у промислових печах і топках казанових агрегатів, а також у відкритих факелах. Принципові схеми термічних нейтралізаторів для зневоднювання газів промисловості, що відходять, представлені на рисунку 5.54.

Конструкція нейтралізатора повинна забезпечувати необхідний час перебування оброблюваних газів в апараті при температурі, що гарантує можливість досягнення заданого ступеня їхнього знешкодження (нейтралізації).

Рисунок 5.54 - Схеми термічних нейтралізаторів промислових газових відходів без теплообмінника (а) і з теплообмінником (б)

Час перебування звичайно складає 0,1-0,5 с (іноді до 1 с), робоча температура в більшості випадків орієнтована на нижню межу самозапалювання знешкоджуваних газових сумішей і перевершує температуру запалення на 100-150 °С.

У деяких випадках гази, що відходять, зі значним змістом пальних компонентів можуть бути використані як паливо. Як самостійне паливо можуть спалюватися гази, що відходять, 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 за доцільне у випадках, коли знешкоджувані компоненти газових викидів можуть забезпечити не менш 50 % загального тепловиділення. Однак звичайний вміст пальних домішок у газах, що відходять, значно менше нижньої межі запалення, що викликає необхідність істотних витрат додаткового палива й утилізації тепла процесу спалювання насамперед з метою скорочення цих витрат. На рисунку 5.54 б представлена схема термічного очищення забруднених газів з утилізацією тепла горіння. Тепло використовують у теплообміннику для підігрівання газів, що надходять на очистку. Таким чином у атмосферу направляються більш охолоджені гази, також зменшується кількість додаткового палива для створення умов горіння. Витрата додаткового палива при спалюванні таких газоподібних відходів, нагрітих до 50 °С, складає 25-40 кг умовного палива на 1000 м³ оброблюваних газів.