RU2186296C2 - Method of separation of paste-like water-, oil- and scale-containing wastes - Google Patents

Abstract

FIELD: utilization of water-, oil- and scale-containing wastes of metallurgical and mechanical processes by heat treatment. SUBSTANCE: method consists in selecting wastes, loading them in reactor, heating them in this reactor and separating wastes into components by sublimation at separation of oil and water. Heating and separating wastes are performed in inclined reactor having fixed cylindrical housing equipment with revolving bladed rotor; blades of this rotor are mounted at spaced relation to walls of reactor housing. Heating is effected in pouring layer by high-velocity vortex flow of heat-transfer agent which is fed to reactor tangentially towards motion of revolving rotor; vortex flow is pressed to walls of reactor housing. EFFECT: intensification of removal of oil from wastes at high degree of cleaning; reduced power requirements and contamination of environment; enhanced safety of process. 1 dwg

Description

Изобретение относится к утилизации водомаслоокалиносодержащих отходов металлургического и машиностроительного производств путем термической обработки. The invention relates to the disposal of water-oil-scale-containing wastes of metallurgical and engineering industries by heat treatment.

Известны способы обработки водомаслоокалиносодержащих отходов (окалины, стружки), включающие подачу материалу во вращающийся барабан через загрузочное устройство и транспортировку его по наклонному корпусу в противотоке с продуктами сгорания к узлу разгрузки (см. например, а.с. СССР 1151768, кл. F 23 G 7/05, 1985 г.). Known methods of processing water-oil-scale waste (scale, chips), including feeding the material into a rotating drum through a loading device and transporting it along an inclined body in countercurrent with combustion products to the unloading unit (see, for example, AS USSR 1151768, class F 23 G 7/05, 1985).

Недостатками известных способов являются:
а) передвижение материала осуществляется за счет вращения барабана, что обуславливает высокий расход электроэнергии, необходимость в громоздком и металлоемком оборудовании;
б) эффективность теплопередачи и массообмена в таких агрегатах невелика;
в) конструкция таких агрегатов с вращающимся барабаном обуславливает наличие неплотностей в узлах соединения корпуса барабана с узлами подачи теплоносителя, что приводит к непроизвольному горению паров масла, образованию сажистого углерода и нарушению технологического режима обработки отходов.The disadvantages of the known methods are:
a) the movement of the material is carried out due to the rotation of the drum, which leads to high energy consumption, the need for bulky and metal-intensive equipment;
b) the efficiency of heat transfer and mass transfer in such units is small;
c) the design of such units with a rotating drum determines the presence of leaks in the nodes of the connection of the drum body with the supply nodes of the coolant, which leads to the involuntary combustion of oil vapor, the formation of soot carbon and the violation of the technological regime of waste treatment.

Перечисленные недостатки могут быть устранены при использовании агрегатов с неподвижным корпусом. The listed disadvantages can be eliminated when using units with a fixed housing.

За прототип принимаем способ разделения водомаслоокалиносодержащих отходов путем нагрева и разделения их на отдельные компоненты перегонкой в стационарной печи из предварительно спрессованных брикетов при температуре не выше конца кипения масляного компонента (а.с. Россия 2037541, кл. 23 G 5/04, 1995 г.). For the prototype, we take the method of separation of oil-water-waste containing waste by heating and separating them into individual components by distillation in a stationary furnace from pre-compressed briquettes at a temperature not higher than the end of boiling of the oil component (A.S. Russia 2037541, CL 23 G 5/04, 1995 )

Недостатками данного способа являются:
а) слой материала при термической обработке находится в стационарном режиме, что приводит к снижению эффективности процессов тепло- и массообмена при возгонке масляного компонента;
б) производительность таких агрегатов невелика, так как требуется достаточно длительный промежуток времени пребывания брикетов в печи для полного удаления масла;
в) нагрев печи производится через стенку, увеличивается удельный расход топлива на выход летучих продуктов и приводит к громоздкости печного оборудования.The disadvantages of this method are:
a) the material layer is in stationary mode during heat treatment, which leads to a decrease in the efficiency of heat and mass transfer processes during sublimation of the oil component;
b) the performance of such units is small, since a sufficiently long period of time the briquettes are in the furnace is required to completely remove the oil;
c) the furnace is heated through the wall, the specific fuel consumption for the exit of volatile products increases and leads to cumbersome furnace equipment.

В основу изобретения положена задача создания способа разделения пастообразных водомаслоокалиносодержащих отходов, обеспечивающего интенсификацию процесса обезмасливания отходов при высокой степени очистки, снижении энергозатрат и загрязнения окружающей среды при повышении безопасности процесса. The basis of the invention is the creation of a method for the separation of paste-like water-oil-waste containing waste, providing the intensification of the process of oil decontamination of the waste with a high degree of purification, reducing energy consumption and environmental pollution while increasing the safety of the process.

Сущность заявленного решения заключается в следующем. Отходы отбирают, загружают в реактор, в нем нагревают и разделяют на отдельные компоненты возгонкой с выделением масла и воды. Нагрев и разделение отходов осуществляют в наклонном реакторе, имеющем неподвижный цилиндрический корпус, оснащенный вращающимся ротором с лопастями, установленными с зазором по отношению к стенкам корпуса реактора. The essence of the decision is as follows. Waste is collected, loaded into the reactor, heated in it and separated into separate components by sublimation with the release of oil and water. Heating and separation of waste is carried out in an inclined reactor having a fixed cylindrical body equipped with a rotating rotor with blades mounted with a gap with respect to the walls of the reactor vessel.

Нагрев осуществляют высокоскоростным вихревым потоком теплоносителя. Теплоноситель в реактор подают тангенциально, навстречу движению вращающегося ротора, а вихревой поток формируют прижатым к стенкам корпуса реактора. Heating is carried out by a high-speed vortex coolant flow. The coolant is fed into the reactor tangentially, in opposition to the movement of the rotating rotor, and the vortex flow is formed pressed against the walls of the reactor vessel.

Нагрев и разделение отходов в неподвижном корпусе, лишенного недостатков вращающихся корпусов (барабанов), таких, как неплотности в узлах соединения корпуса с узлами подачи теплоносителя, исключает непроизвольное горение масла, образование сажистого углерода, а также надежную безопасность процесса, т.к. позволяет сохранять заданный коэффициент избытка воздуха поданного теплоносителя равным или близким к единице из-за исключения доступа кислорода в корпус реактора. Heating and separation of waste in a fixed casing, devoid of the disadvantages of rotating casings (drums), such as leaks in the connection nodes of the casing with the coolant supply nodes, eliminates the involuntary burning of oil, the formation of soot carbon, as well as reliable process safety, as allows you to keep the specified coefficient of excess air supplied coolant equal to or close to unity due to the exclusion of oxygen access to the reactor vessel.

Наклон неподвижного корпуса агрегата в совокупности с возможностью обработки отходов с помощью вращающегося ротора позволяют управлять временем пребывания отходов в агрегате и добиваться оптимального временного режима, достаточного для достижения высокой степени очистки, но не слишком длительном, как при использовании стационарной печи в прототипе. The inclination of the stationary unit body together with the possibility of processing waste using a rotating rotor allows you to control the residence time of the waste in the unit and to achieve the optimal time regime sufficient to achieve a high degree of cleaning, but not too long, as when using a stationary furnace in the prototype.

Вместе с тем, установка лопастей ротора с зазором по отношению к стенкам реактора, позволяет увеличить поверхность материала, омываемого теплоносителем, т.к. в этом случае материал омывается теплоносителем, проходящим между лопастью и стенкой реактора и одновременно остальной частью потока. At the same time, the installation of rotor blades with a gap with respect to the walls of the reactor makes it possible to increase the surface of the material washed by the coolant, since in this case, the material is washed by the coolant passing between the blade and the wall of the reactor and at the same time the rest of the stream.

Прижатый к стенке реактора вихревой поток формируют как за счет тангенциальной подачи теплоносителя и за счет, например, профиля сопла, через которое теплоноситель подают из топочного устройства в корпус агрегата. Это позволяет получать необходимые высокие относительные скорости в системе газ-материал. The vortex flow pressed to the wall of the reactor is formed both due to the tangential supply of the coolant and due, for example, to the nozzle profile, through which the coolant is supplied from the furnace to the unit body. This allows you to obtain the necessary high relative speeds in the gas-material system.

В результате из пастообразного материала быстро образуется пересыпающийся слой с развитой тепловоспринимающей поверхностью, интенсифицируется тепломассообмен между материалом и высокоскоростным потоком теплоносителя. As a result, an overburden layer with a developed heat-absorbing surface is quickly formed from the pasty material, heat and mass transfer between the material and the high-speed coolant flow is intensified.

Таким образом, технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в превращении пастообразных отходов в материал с развитой тепловоспринимающей поверхностью, разделении его с высокой скоростью, движении его в реакторе по сложной цикличной траектории, управлении временем пребывания материала в агрегате при надежной безопасности процесса. Thus, the technical result achieved by the claimed solution consists in converting pasty waste into a material with a developed heat-absorbing surface, separating it at a high speed, moving it in a reactor along a complex cyclic path, controlling the residence time of the material in the unit with reliable process safety.

Полученный результат позволяет получить интенсивный способ обезмасливания отходов при высокой степени очистки. Кроме того, вышеприведенные признаки обеспечивают снижение энергозатрат по сравнению с использованием агрегатов - вращающихся барабанов или печей, как в прототипе, где нагрев производится через стенку. The result allows you to get an intensive method of decontamination of waste with a high degree of purification. In addition, the above features provide a reduction in energy consumption compared with the use of units - rotating drums or furnaces, as in the prototype, where heating is performed through the wall.

Пример изобретения иллюстрируется рисунком, на котором представлена принципиальная схема способа разделения водомаслоокалиносодержащих отходов в неподвижном реакторе в пересылающемся слое с тангенциальным подводом теплоносителя. Материал загружают в неподвижный реактор 1 из загрузочного устройства 2 и перемещают по направлению к приемному бункеру 3 в пересыпающемся слое за счет вращения ротора 4. Теплоноситель получают в топочном устройстве 5 за счет сжигания углеводородного топлива с минимальным избытком кислорода и подают тангенциально в реактор, где он транспортируется в противотоке движению материала. Выделившиеся из материала пары воды и масла отводят в систему пылегазоочистки 6 с помощью дымососа 7. Применение изобретения обеспечивает интенсификацию процесса обезмасливания, полную и глубокую переработку водомаслоокалиносодержащих отходов, снижение топливоэнергетических затрат и уменьшение загрязнений окружающей среды. An example of the invention is illustrated in the figure, which shows a schematic diagram of a method for separating oil-water-scale-containing wastes in a stationary reactor in a transfer layer with a tangential supply of coolant. The material is loaded into the stationary reactor 1 from the loading device 2 and moved towards the receiving hopper 3 in the overburden layer due to the rotation of the rotor 4. The coolant is obtained in the combustion device 5 by burning hydrocarbon fuel with a minimal excess of oxygen and is fed tangentially to the reactor, where it transported in countercurrent to the movement of material. The vapors of water and oil released from the material are discharged to the dust and gas cleaning system 6 using a smoke exhauster 7. The application of the invention provides an intensification of the de-oiling process, a complete and deep processing of oil-water-waste-waste, reduction of fuel and energy costs and environmental pollution.

Claims (1)

Способ разделения пастообразных водомаслоокалиносодержащих отходов, включающий отбор отходов, загрузку их в реактор, нагрев и разделение отходов на отдельные компоненты с выделением масла и воды возгонкой в реакторе, отличающийся тем, что нагрев и разделение отходов осуществляют в неподвижном наклонном цилиндрическом реакторе, оснащенном вращающимся ротором с лопастями, установленными с зазором по отношению к стенкам реактора, нагрев осуществляют в пересыпающемся слое, получающемся при вращении лопастей ротора и перемещающемся в сторону наклона реактора, высокоскоростным вихревым потоком теплоносителя, полученного путем сжигания углеводородного топлива в горелочных устройствах при минимальном избытке кислорода или с недостатком кислорода, исключающем возгорание возгонов масла, при этом теплоноситель в реактор подают тангенциально, противотоком по отношению к направлению движения материала внутри реактора, а вихревой поток формируют прижатым к стенкам реактора. A method for separating paste-like water-oil-water-waste containing waste, including waste selection, loading it into the reactor, heating and separation of waste into separate components with the separation of oil and water by sublimation in the reactor, characterized in that the heating and separation of waste is carried out in a stationary inclined cylindrical reactor equipped with a rotary rotor with the blades installed with a gap relative to the walls of the reactor, the heating is carried out in the overflowing layer obtained by rotation of the rotor blades and moving in the slope of the reactor, a high-speed vortex of the coolant obtained by burning hydrocarbon fuel in burners with a minimum excess of oxygen or with a lack of oxygen, which excludes ignition of oil sublimates, while the coolant is fed into the reactor tangentially, countercurrently with respect to the direction of movement of the material inside the reactor, and the vortex flow is formed pressed against the walls of the reactor.