201991. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyékony hulladékok egylépcsős termikus átalakítására
HU 201991 A 1 A találmány tárgya eljárás folyékony hulladékok egylépcsős termikus átalakítására. Az ipari tevékenység közben igen gyakran keletkeznek környezetre káros folyékony hulladékok. A környezet megóvása érdekében a hulladék szenynyező komponenseit hasznosítható, vagy környezetre ártalmatlan anyagokká kell átalakítani. A szennyező anyagok eltávolításának egyik lehetséges és sokszor alkalmazott módja a termikus átalakítás. A hőközlést leginkább fűtőgázok vagy folyadékok égetésekor keletkező égéstermékek és a hulladék összekeverésével valósítják meg. A keverésnek az eljárás hatékonysága és gazdaságossága vonatkozásában egyaránt fontos szerepe van. A termikus átalakításra kerülő hulladékot rövid idő alatt kell nagy mennyiségű égéstermékkel jól összekeverni. Ellenkező esetben a hidegg zónákban haladó káros anyagok csak részben átalakulva vagy átalakulás nélkül lépnek ki a folyamatból és gyakran kokszlerakódást okoznak a berendezésekben. Az ismert kétlépcsős termikus eljárásoknál a reaktor alkalmas helyén beépített gáz- vagy olajégővel állítják elő az égésterméket, majd ehhez - célszerűen elhelyezett nyílásokon, keresztirányban vagy érintőlegesen - keverik hozzá a bontandó anyagot tartalmazó folyadékot és ezután végbemegy a termikus átalakulás (Gas Warme International 26.6/7.294-297.1977). A keveredés gyorsítása érdekében porlasztják a folyadékot, ami külön energiabefektetéssel jár, ennek ellenére nagyobb berendezésekben a keverés nem kielégítő. Inhomogén reakciófeltételek alakulnak ki, a bontási folyamat térben is időben elhúzódik és a káros anyagok átalakulása nem megfelelő. Folyékony hulladékok termikus átalakítására terjedtek el az egylépcsős eljárások. Jól méretezett berendezésekben rövidebb tartózkodási idő alatt fejeződik be az átalakulás, ezért jóval kisebb berendezés szükséges, mint a kétlépcsős eljárásokhoz. Az egylépcsős eljárásoknál a folyamatban résztvevő valamennyi komponens ugyanabban a térben reagál, tehát az égés, a keveredés és a termikus átalakulás együtt megy végbe. A folyadék porlasztására 20-25%-nyi nagy nyomású levegőt, vagy gőzt használnak és speciális égőberendezéssel a láng közepébe porlasztják a hulladékot. Nagyobb berendezéseknél - a jelentős energiafogyasztás ellenére is - hosszú az égéstermékek és a porlasztóit folyadék keveredési zónája. Az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés bonyolult, ugyanakkor a különböző fúvókák és perdítő elemek által meghatározott impulzusok nagysága és iránya jelentősen befolyásolja az égés stabilitását, ezért a berendezés az üzemviszonyok változására érzékeny (VDI-Berichte Nr. 286,1977,141-150. old.). Mindezek következtében változnak a termikus átalakulás körülményei és az eljárás hatékonysága. A gyorsabb keveredés érdekében a 179510 számú magyar szabadalom szerint a fűtőgázt, az oxidáló gázt és a hulladékot azonos számú részáramra osztják és egylépcsős eljárásban részáramonkénti égetést és keverést alkalmaznak. Ez az eljárás a jó keverés révén kedvezőbbé teszi a termikus átalakulást, de csak gázokban levő szenynező anyagok átalakítására alkalmas. Az eljárás szerint a folyékony 2 hulladékok porlasztására folyadéknyomás porlasztót lehet használni, de a fúvókák kokszosodnak és gyakran eldugulnak. A fúvókák részleges dugulása is üzemzavart okoz, mert megváltozik a porlasztás kúpszöge és ez zavarja az égés stabilitását. Az égés stabilitása fokozottan csökken, ha sok oxigén kell a szennyező komponensek oxidációjához szükséges levegőt is a fűtőgázhoz keverik, ami nemegyszer olyan nagy légfelesleget jelent, hogy az égés eleve instabil. A találmány szerinti eljárás folyékony hulladékok egylépcsős termikus átalakítására vonatkozik és az ismert eljárásoknál gazdaságosabb megoldásra vezet. A hulladékokban levő szennyező anyagok átalakítását egyirányban áramló részáxamokra osztott, gázállapotú vagy folyékony fűtőanyagok és oxidfáló gázok - előnyösen levegő - elegyének részáramonkénti égetésekor keletkező égéstermékek és a velük egyirányban áramló részáramokra osztott hulladékok összekeverésével úgy végezzük, hogy a fűtőanyag-áramokból és az oxidáló gázármokból közel sztöchiometrikus elegyet képezünk és az égetjük, miközben a termikus folyamathoz szükséges oxidáló gázmennyiség megmaradó részét a hulladék-áramokkal azonos számú részáramra osztva, azokkal egyirányban áramoltatjuk és a hulladék-áramokat ezen oxidáló gázáramok impulzuserejével porlasztjuk. Eljárásunk szerint a fűtőanyag-áramokból és az oxidáló gázáramokból összekevert elegy összetételét közel sztöchiometrikusra állítjuk be, ezért ezek a részáramok stabilan égnek. Ugyanakkor a hulladékáramokat az átalakításukhoz szükséges oxidáló gázáramokkal együtt, részáramonként keverjük az égéstermékekkel, így a folyamat kedvező reakciófeltételek között, „quasi-lángrekciókban” megy végbe. Eljárásunk szerint az egyirányban haladó anyagáramok impulzusereje a változó éghető tartalmú, és oxigénigényű hulladékanyagoknál is azonos irányban hat, így a porlasztóit folyadék impulzusa nem zavarja az égést és ezért változó üzemviszonyok között is jól szabályozható a folyamat. A hőtermelésre szolgáló folyékony fűtőanyagok égetésénél nem alkalmazunk fúvókákat, hanem a hozzájuk rendelt kis nyomású oxidáló gázáramok impulzuserejével porlasztjuk a fűtőanyagok részáramait. Eljárásunk szerint - a termikus folyamatból kilépő gázmennyiség és a hőigény csökkentése érdekében - gazdaságosan használhatunk technikai tisztaságú oxigént vagy oxigénnel dúsított levegőt. Eljárásunk előnyeit a következőkben foglaljuk össze:- a folyadékok porlasztását nagynyomású porlaztóközeg helyett a termikus átalakításhoz szükséges kis nyomású levegővel, külön energiabefektetés nélkül valósítjuk meg,- különböző összetételű hulladékok kezelésénél széles szabályzási tartományban stabil az égés és a szennyező anyagokat jó hatásfokkal lehet átalakítani,- a termikus átalakulás „quasi-lángreakcióban”, rövid idő alatt végbemegy, ami nemcsak kisebb reaktortérfogatot, hanem kisebb hőveszteséget is 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
