7.2. Принципы расчета установок термообезвреживания

Полнота термоокисления органических загрязнителей зависит от температуры процесса, времени пребывания частиц загрязнителя и кислорода в зоне высоких температур, теплонапряжения топочного объема, физико-химических свойств загрязнителей, параметров состояния и состава отбросных газов, а также множества других факторов.

Предлагаемая методика расчета позволяет получить ориентировочные значения параметров процесса.

Расчет состоит из следующих стадий: определение состава продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха и температуры горения, времени пребывания и размеров топочного устройства; подбор типоразмеров горелочных устройств; расчет газопроводов, воздуховодов, дымоходов, подбор газооборудования и тягодутьевых устройств.

Исходные данные для расчета - расход отбросных газов W_з, м³/с, и их состав, выраженный объемными долями компонентов r_i .

Расход топливного газа W_т определяется из соотношения:

W_т = W_з(1 - )/(α_в ν_в), м³/с, (7.1)

где N – количество загрязнителей; α_в – коэффициент избытка воздуха по отношению к топливу; ν_в – теоретически необходимое количество воздуха, рассчитанное по составу топлива, м³/м³.

При обработке газов с низким содержанием кислорода величину коэффициента избытка воздуха по топливу принимают в пределах _в = 1,05...1,2. Если отбросные газы используются в качестве воздуха для горения, то для уменьшения потребления топлива следует принимать по возможности больший коэффициент избытка воздуха (ориентировочно _в  3).

Объем топки подсчитывают по выражению:

V_т = , м³, (7.2)

а ее тепловую нагрузку – как

V_т[q_V] = , кВт, (7.3)

где W_i, Q_i – соответственно расход, м³/с, и теплота сгорания, кДж/м³, топливного газа или (и) отбросных газов, содержащих горючие вещества; [q_V ] – допустимое тепловое напряжение топочного объема, кВт/м³; N – количество видов горючих газов.

При содержании горючих токсичных загрязнителей в отбросных газах менее 50...100 мг/м³ величину Q можно рассчитывать по обычным соотношениям для топливного газа

Значения [q] для прямоточных конструкций топок рекомендуется принимать не более 200 кВт/м³. Для циклонных топок эта величина может быть увеличена в 4...5 раз.

Необходимое время пребывания τ_пр органических токсичных соединений в зоне реакции при температуре горения t_гор = 700...1000 ^оС ориентировочно определяется по эмпирической формуле:

τ_пр = 25(1 - t_гор/1060), с. (7.4)

При отсутствии опытных данных о температуре горения ее можно оценить по соотношению:

t_гор = η t_кал, ^оС, (7.5)

где η – пирометрический коэффициент, значение которого принимают для неэкранированных неизолированных топок в пределах 0,75…0,85, для экранированных – в пределах 0,5…0,8, для неэкранированных изолированных – в пределах 0,8…0,09; t_кал – калориметрическая температура горения.

При содержании горючих загрязнителей более 100…150 мг/м³ необходимо учитывать их влияние на процесс горения.

По найденной величине τ_пр производят поверку достаточности принятого ранее объема топки:

V_т ≥ τ_пр W_д.г(273 + t_гор)/(273^.K_т), м³, (7.6)

где K_т – коэффициент заполнения топки продуктами сгорания, значение которого можно принимать от 0,7 для вертикальных прямоугольных до 0,95 для циклонных топок; W_д.г – расход дымовых газов, м³/с.

При содержании загрязнителей менее 200 мг/м³ величину W_д.г подсчитывают по выражению:

W_д.г = W_т , м³/с, (7.7)

где - объемы соответствующих компонентов продуктов сгорания, отнесенные к 1 м³ топливного газа и определяемые по его составу.