Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к области черной металлургии и к области переработки промышленных и бытовых отходов, в частности к сфере утилизации отходов нефтепродуктов и уничтожения хлорорганических производственных отходов химической, машиностроительной, радиотехнической, электронной, энергетической и других отраслей промышленности, и может быть использовано для уничтожения этих отходов в доменных печах без применения специальных агрегатов.

Известен способ утилизации твердых отходов полимерных материалов, включая материалы, содержащие хлорорганические соединения, заключающийся в измельчении этих материалов до крупности менее 3 мм и вдувании их в воздушные фурмы доменных печей через специальные сопла, вводимые через сальниковые устройства в сопло фурменного прибора (Injecting plastic scrap into the blast furnace. "STEEL TIMES", 1995, №6, p.216).

Недостатком данного способа является то, что он не предусматривает уничтожение жидких хлорорганических отходов, образующихся в значительных количествах, например в энергетических хозяйствах промышленных предприятий.

Известен способ сжигания жидких хлорсодержащих отходов в специальной циклонной печи (А.С. СССР №1707433, 1993 г., кл. F 23 G 7/04). Этот способ устраняет недостаток упомянутого выше известного способа, однако для его реализации требуется создание специальных агрегатов, и ликвидация хлорорганических отходов по этому способу сопровождается значительными затратами энергоресурсов и, следовательно, сопровождается выбросами в атмосферу парниковых газов. Кроме того, в атмосферу выделяется и свободный хлор.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является известный способ уничтожения хлорорганических соединений, включающий их вдувание в поток горячего дутья в фурменном приборе доменной печи и термическое разложение и сжигание их в высокотемпературной окислительной зоне околофурменного пространства доменной печи (Патент РФ №2119125. Опубликован 20.09.1998 г.). Этот известный способ, принятый за прототип, устраняет недостатки способов-аналогов.

Недостатком данного известного способа являются ограниченные возможности его использования, связанные с отсутствием регламентации его реализации. В результате при увеличении подачи в фурменную зону хлорорганических отходов в количестве не более 3 г на 1 м³ дутья происходит неполное разложение хлорорганических соединений и их остатки выносятся из печи с доменным газом.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков аналогов и прототипа, полное уничтожение хлорорганических отходов в доменной печи при их расходе до 7-9,5 г/м³ дутья. Решение данной технической задачи обеспечивается тем, что в известном способе уничтожения хлорорганических соединений, включающем их вдувание в поток дутья струю дутья в фурменном приборе доменной печи, хлорорганические отходы вдувают отдельно или в смеси с жидким топливом через диспергирующую форсунку, вводимую в фурменный прибор на расстоянии от торца фурмы, равном 0,6-1,8 ее длины, под давлением, превышающем давление дутья на 50-100 кПа, а количество вдуваемых хлорорганических отходов регулируют в зависимости от теоретической температуры горения топлива в фурменной зоне, используя выражение

где Q - расход вдуваемых хлорорганических отходов, г/м³ дутья.

Сущность изобретения состоит в том, что при вдувании хлорорганических отходов в поток дутья в фурменном приборе на расстоянии от торца фурмы, равном 0,6-1,8 ее длины (в сопле или в фурме), под давлением, превышающем давление дутья на 50-100 кПа, с помощью форсунки, обеспечивающей диспергацию вдуваемых отходов, мелкие капли вдуваемой жидкости внедряются в поток дутья, проникая до его оси, и транспортируются потоком дутья в фурменную зону. При этом они нагреваются к моменту их поступления в фокус горения до температуры не менее 1800-2000°С, при которой происходит полное разложение хлорорганических соединений, окисление углерода до СО и образование HCl. Хлористый водород, поднимаясь с горновыми газами, вступает в реакцию с восстановленным железом и щелочными металлами и их оксидами, присутствующими в шихте, образуя летучие хлориды металлов, которые выносятся из печи с газами или выходят со шлаками. Высокая температура газов в фурменной зоне и за ее пределами предотвращает образование вторичных токсичных продуктов типа диоксинов и фуранов. При вдувании хлорорганических отходов в смеси с жидким топливом эффективность разложения хлорорганических соединений повышается в связи с тем, что микрокапли этих соединений располагаются внутри капель горящего жидкого топлива, вокруг которых образуются микрообъемы с максимальной температурой, превышающей среднюю температуру газов в фурменной зоне. Применение выражения (1) регламентирует расход вдуваемых хлорорганических отходов в зависимости от условий работы доменной печи, в частности в зависимости от теоретической температуры горения. Регулирование расхода вдуваемых хлорорганических соединений в зависимости от указанной температуры позволяет увеличивать их расход при полном их разложении в доменной печи до 7-9,5 г/м³ дутья.

Применение изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример №1. На доменной печи полезным объемом 1000 м³ уничтожали хлорорганические отходы в виде совтола (смесь из 70% пентахлорбифенила и 30% трихлорбензола) путем его вдувания через форсунку, встроенную во внутреннюю полость воздушной фурмы на расстоянии от ее торца, равном 0,65 длины фурмы. Совтол подавали в форсунку под избыточным давлением 300 кПа, что на 90 кПа превышает давление дутья в фурме. При теоретической температуре горения 2100 °С количество вдуваемого в фурму совтола составляло 5 г/м³ дутья. Анализ доменного газа не обнаружил присутствия в нем хлора и хлористых соединений.

Пример №2. На доменной печи полезным объемом 1000 м³ уничтожали хлорорганические отходы в виде совтола путем его вдувания в смеси с подогретыми до 90°С маслоотходами через форсунку, встроенную в сопло фурменного прибора на расстоянии от торца фурмы, равном 1,4 ее длины. Смесь маслоотходов и совтола подавали в форсунку под избыточным давлением 310 кПа, что на 100 кПа превышает давление дутья в фурме. При теоретической температуре горения 2250 °С количество вдуваемого в печь совтола составляло 8,75 г/м³ дутья. Анализ доменного газа не обнаружил присутствия в нем хлора и хлористых соединений.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет уничтожать хлорорганические отходы без значительных капитальных вложений и эксплуатационных затрат и без выбросов в атмосферу токсичных соединений и парниковых газов.