RU2749063C1 - Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion - Google Patents
Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749063C1 RU2749063C1 RU2020136581A RU2020136581A RU2749063C1 RU 2749063 C1 RU2749063 C1 RU 2749063C1 RU 2020136581 A RU2020136581 A RU 2020136581A RU 2020136581 A RU2020136581 A RU 2020136581A RU 2749063 C1 RU2749063 C1 RU 2749063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- sludge
- catalyst
- sewage sludge
- base
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical group O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M aluminum;oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Al+3] VXAUWWUXCIMFIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/18—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/01—Fluidised bed combustion apparatus in a fluidised bed of catalytic particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам и способам сжигания влажных иловых осадков сточных вод коммунальных очистных сооружений, содержащих органические вещества.The invention relates to devices and methods for burning wet sludge of wastewater from municipal wastewater treatment plants containing organic substances.
Известна установка с инертным кипящим слоем для утилизации углеродосодержащих отходов в городских очистных сооружениях (патент RU № 2351847), которая содержит котельную установку, топку кипящего слоя и газомоторную электростанцию с трубопроводом выхлопных газов. Дутьевой вентилятор высокого давления со смесительной камерой свежего воздуха и горячих дымовых газов, к которой присоединен трубопровод выхлопных газов газомоторной электростанции, коробчатый воздухонагреватель, через который посредством указанного вентилятора горячая газовоздушная смесь поступает в топку кипящего слоя для сжигания над раскаленным инертным кипящим слоем мокрого углеродосодержащего осадка сточных вод, осадительную камеру, расположенную над топкой кипящего слоя с сечением, превышающим сечение указанной топки, и боковые карманы для приема золошлаковых отходов из осадительной камеры со шнековыми разгрузчиками. При падении мокрого осадка сточных вод на раскаленную поверхность кипящего слоя вода мгновенно испаряется, а твердые частички интенсивно сгорают. Образующиеся золошлаковые отходы оседают в разгрузочных боковых карманах за счет увеличенного по сравнению с камерой кипящего слоя сечения осадительной камеры и удаляются из топки с помощью шнековых разгрузчиков. Несгоревшие мельчайшие частички топлива и несгоревшие горючие газы сгорают в камере дожигания.Known installation with an inert fluidized bed for the disposal of carbon-containing waste in urban wastewater treatment plants (patent RU No. 2351847), which contains a boiler plant, a fluidized bed furnace and a gas engine power plant with an exhaust gas pipeline. A high-pressure blower fan with a mixing chamber of fresh air and hot flue gases, to which the exhaust gas pipeline of the gas engine power plant is connected, a box-type air heater, through which, by means of the said fan, the hot gas-air mixture enters the fluidized bed furnace for combustion over a hot inert fluidized bed of wet carbon-containing sewage sludge waters, a settling chamber located above the combustion chamber of a fluidized bed with a cross-section exceeding the cross-section of said furnace, and side pockets for receiving ash and slag waste from the settling chamber with auger unloaders. When wet sewage sludge falls on the hot surface of the fluidized bed, the water instantly evaporates, and the solid particles burn out intensively. The resulting ash and slag waste settles in the discharge side pockets due to the section of the settling chamber increased in comparison with the fluidized bed chamber and is removed from the furnace using screw unloaders. The smallest unburned fuel particles and unburned combustible gases are burned in the afterburner.
Недостатком данного изобретения является горение в слое инертного материала. Реализация процесса в таком режиме приводит к образованию огромного количество токсичных веществ в отходящих газах, что, как следствие, ведет к необходимости создания сложных и дорогих систем очистки. Кроме того, применение инертного материала обуславливает реализацию процесса в области высоких температур (не менее 800-1000 °C), что обуславливает большую материалоемкость конструкций, а также повышенные требования к самим материалам.The disadvantage of this invention is combustion in a layer of inert material. Implementation of the process in this mode leads to the formation of a huge amount of toxic substances in the exhaust gases, which, as a consequence, leads to the need to create complex and expensive purification systems. In addition, the use of an inert material determines the implementation of the process in the region of high temperatures (at least 800-1000 ° C), which leads to a large material consumption of structures, as well as increased requirements for the materials themselves.
Известен способ переработки осадков сточных вод, содержащих органические вещества (патент RU № 2568978), в котором обезвоженный осадок высушивают до влажности 1-2% в верхней части дополнительного реактора при контакте с псевдоожиженным слоем смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала при температуре 100-200°C. После отделения от парогазовой смеси около 60% осадка с влажностью 1-2% обрабатывают при температуре 700-750°C в нижней части реактора в псевдоожиженном слое смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала, организованном последовательно неподвижной насадкой и решеткой с параметрами ячеек, обеспечивающими градиент температур между непрерывным псевдоожиженным слоем над решеткой и под решеткой 500-550°C. Термообработку оставшейся части осадка проводят в основном реакторе при температуре 500-750°C в организованном неподвижной насадкой псевдоожиженном слое смеси дисперсных частиц катализатора и инертного материала.A known method of processing wastewater sludge containing organic substances (patent RU No. 2568978), in which the dewatered sludge is dried to a moisture content of 1-2% in the upper part of the additional reactor in contact with a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and inert material at a temperature of 100-200 ° C. After separation from the vapor-gas mixture, about 60% of the sediment with a moisture content of 1-2% is treated at a temperature of 700-750 ° C in the lower part of the reactor in a fluidized bed of a mixture of dispersed particles of catalyst and inert material, organized sequentially by a stationary nozzle and a grid with cell parameters providing a gradient temperatures between the continuous fluidized bed above the grate and under the grate 500-550 ° C. Heat treatment of the rest of the precipitate is carried out in the main reactor at a temperature of 500-750 ° C in a fluidized bed of a mixture of dispersed catalyst particles and an inert material organized by a fixed packing.
Недостатком данного изобретения является наличие дополнительной стадии предварительной сушки, что приводит к усложнению технологической цепочки, существенно большим энергозатратам и сложности контроля каждой стадии процесса. Кроме того, в качестве инертного материала слоя в рассмотренных способах применяется речной песок. Речной песок и частицы катализатора не являются полностью однородной смесью, а также обладают разными прочностными характеристиками, что приводит к возможности появления неоднородностей распределения катализатора по слою, а также к более высокой скорости истирания.The disadvantage of this invention is the presence of an additional stage of preliminary drying, which leads to a complication of the technological chain, significantly higher energy consumption and complexity of control of each stage of the process. In addition, river sand is used as an inert layer material in the considered methods. River sand and catalyst particles are not a completely homogeneous mixture, and also have different strength characteristics, which leads to the possibility of the appearance of inhomogeneities in the distribution of the catalyst over the bed, as well as to a higher attrition rate.
Наиболее близким техническим решением является установка, описанная в статье «Опыт эксплуатации водогрейных котлов с каталитическим сжиганием жидкого и твердого топлива в псевдоожиженном слое.», авторы: А. Д. Симонов, Н.А. Языков, А.С. Афлятунов, И.А. Федоров, В.А. Яковлев, В.Н. Пармон; журнал «Альтернативная энергетика и экология». 2014. №19(159). С.70-85. Установка включает три реакторных блока, систему подачи твёрдого топлива со шнековым дозатором, устройство подачи жидкого топлива, систему розжига на жидком топливе, ротационно-поршневой компрессор для подачи воздуха для ожижения слоя катализатора и окисления топлива, экономайзер, систему очистки дымовых газов от пыли (циклон и рукавный фильтр). Дымовые газы после циклонов и фильтров сбрасывают в общую дымовую трубу. Из циклонов и фильтров уловленная зола попадает в трубный конвейер, по которому подаётся в бункер-накопитель. The closest technical solution is the installation described in the article "Experience of operation of hot water boilers with catalytic combustion of liquid and solid fuel in a fluidized bed.", Authors: A.D.Simonov, N.А. Yazykov, A.S. Aflyatunov, I.A. Fedorov, V.A. Yakovlev, V.N. Parmon; journal "Alternative Energy and Ecology". 2014. No. 19 (159). S.70-85. The installation includes three reactor blocks, a solid fuel supply system with a screw feeder, a liquid fuel supply device, a liquid fuel ignition system, a rotary piston compressor for air supply to liquefy the catalyst bed and fuel oxidation, an economizer, a system for cleaning flue gases from dust (cyclone and bag filter). Flue gases after cyclones and filters are discharged into a common chimney. From cyclones and filters, the captured ash enters the pipe conveyor, through which it is fed to the storage hopper.
Недостатками данного изобретения являются большие габариты теплогенератора и высокий расход электроэнергии; при сжигании топлив с высоким содержанием общей влаги, за счет увеличения скорости газов по сечению аппарата при образовании дополнительно паров воды, увеличивается вынос частиц катализатора, что приводит к увеличению расхода катализатора. Кроме того, отсутствует возможности подачи в осадок воды. Поскольку осадок представляет собой неоднородную массу, то может возникнуть ситуация, при которой влажность осадка будет ниже рабочего значения (75 %), что приведет к разогреву слоя. В рассмотренном изобретении охлаждение слоя осуществляется путем слива его части из реактора, что является неоптимальным и затратным. Кроме того, в рассмотренной установке отсутствует узел осаждения пара (мокрый скруббер), что приводит к повышенному уровню выбросов пара в атмосферу. The disadvantages of this invention are the large dimensions of the heat generator and high power consumption; when burning fuels with a high total moisture content, due to an increase in the velocity of gases over the cross section of the apparatus with the formation of additional water vapor, the removal of catalyst particles increases, which leads to an increase in the catalyst consumption. In addition, there is no possibility of feeding water into the sediment. Since the sediment is an inhomogeneous mass, a situation may arise in which the moisture content of the sediment will be lower than the operating value (75%), which will lead to the heating of the layer. In the considered invention, the cooling of the layer is carried out by draining part of it from the reactor, which is suboptimal and costly. In addition, the considered installation does not have a vapor deposition unit (wet scrubber), which leads to an increased level of vapor emissions into the atmosphere.
Задачей заявляемой группы изобретений является разработка способа и установки для утилизации иловых осадков сточных вод, эффективно использующей тепло при сжигании осадков, с обеспечением экологической безопасности отходящих дымовых газов, позволяющей проводить процесс в непрерывном режиме и позволяющей уменьшить расход катализатора полного окисления.The task of the claimed group of inventions is the development of a method and installation for the disposal of sludge wastewater, efficiently using heat when incinerating the sludge, ensuring the environmental safety of flue gases, allowing the process to be carried out in a continuous mode and allowing to reduce the consumption of the catalyst for complete oxidation.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является:The technical result of the claimed group of inventions is:
1. Равномерность кипения слоя;1. Uniform layer boiling;
2. Обеспечение вывода крупных включений, образованных при сжигании иловых осадков сточных вод из зоны кипящего слоя с дальнейшим удалением из реактора без его остановки; 2. Ensuring the withdrawal of large inclusions formed during the combustion of sludge wastewater from the fluidized bed zone with further removal from the reactor without shutting it down;
3. Уменьшение выноса материала и катализатора, их налипания на отбойник при работе без изменений перепада давления на устройстве отбойника. 3. Reducing the carryover of material and catalyst, their adhesion to the baffle during operation without changing the pressure drop across the baffle device.
4. Использование высоко активного катализатора глубокого окисления влияет на степень выгорания иловых осадков коммунальных очистных сооружений в процессе их сжигания и концентрацию вредных веществ в отходящих газах.4. The use of a highly active catalyst for deep oxidation affects the degree of burnout of sludge sediments of municipal wastewater treatment plants during their incineration and the concentration of harmful substances in waste gases.
5. Эффективное осаждение пара и нейтрализация кислых газов, осуществляющиеся в одном устройстве – мокром вихревом скруббере.5. Effective vapor deposition and acid gas neutralization carried out in one device - a wet vortex scrubber.
Технический результат достигается конструкциями отбойника и воздухораспределительного устройства в реакторе и включением в состав установки мокрого вихревого скруббера, а так же способом сжигания иловых осадков в присутствии катализатора глубокого окисления CO и органических веществ, содержащего в качестве носителя оксид алюминия в количестве не более 50 мас.%, а в качестве активного компонента Fe2O3 в количестве 48-75 мас.%, а также CuO и/или Mn2O3 и/или Co2O3 и/или Cr2O3 в количестве 2-10 мас.%. The technical result is achieved by the design of the baffle and the air distribution device in the reactor and the inclusion of a wet vortex scrubber in the installation, as well as by the method of burning sludge in the presence of a catalyst for deep oxidation of CO and organic substances containing alumina as a carrier in an amount of not more than 50 wt% , and as an active component Fe 2 O 3 in an amount of 48-75 wt.%, as well as CuO and / or Mn 2 O 3 and / or Co 2 O 3 and / or Cr 2 O 3 in an amount of 2-10 wt. %.
Отбойник расположен в верхней части корпуса реактора под крышкой с трубой вывода дымовых газов. Отбойник выполнен в форме полого усечённого конуса, при этом усечённый конус закреплён на корпусе реактора вниз основанием с меньшим диаметром, в котором закреплён пирамидальный четырёхгранный наконечник вершиной вниз с диагональю основания большей, чем диаметр меньшего основания усечённого конуса отбойника, таким образом, что между плоскостью основания наконечника и плоскостью меньшего основания усечённого конуса отбойника образованы зазоры. Основание конуса отбойника большего диаметра на 40% больше диаметра трубы вывода дымовых газов. Конструкция отбойника внутри реактора обеспечивает уменьшение выноса материала и катализатора, и их налипания на отбойник. The baffle is located in the upper part of the reactor vessel under the cover with the flue gas outlet pipe. The baffle is made in the form of a hollow truncated cone, while the truncated cone is fixed to the reactor vessel downward by a base with a smaller diameter, in which a pyramidal four-sided tip is fixed with its apex downward with a base diagonal greater than the diameter of the smaller base of the truncated cone of the baffle, so that between the base plane gaps are formed by the plane of the smaller base of the truncated cone of the bumper. The base of the baffle cone with a larger diameter is 40% larger than the diameter of the flue gas outlet. The design of the baffle inside the reactor reduces the carryover of material and catalyst and their adhesion to the baffle.
В нижней части корпуса реактора между патрубком удаления катализатора и зоной выгрузки несгоревших компонентов осадка со шнековым разгрузчиком расположено воздухораспределительное устройство. Воздухораспределительное устройство состоит из двух внешних распределительных коллекторов, расположенных в одной плоскости и параллельно друг другу у диаметрально противоположных стенок корпуса, с отходящими от каждого коллектора через колена по три трубы круглого сечения с перфорайионными отверстиями в нижней части стенки, каждая из которых вварена в корпус реактора и свободный заваренный конец каждой из них вставлен в стакан, вваренный снаружи в корпус реактора с противоположной от колена стороны. Все перфорированные трубы расположены параллельно в одной плоскости и между ними имеются зазоры для пропуска золы. Перфорированная часть труб находится внутри корпуса реактора, а общая площадь перфорационных отверстий в трубах составляет 2,5 % от площади сечения нижней части корпуса реактора. Конструкция воздухораспределительного устройства обеспечивает равномерность кипения в сепарационной зоне и зоне окисления реактора, минимизирует налипание золы на воздухораспределитель, через зазоры между трубами воздухораспределителя крупные частицы несгоревших копонентов илового осадка и катализатор попадают в зону выгрузки в основании корпуса реактора, где расположен разгрузочный шнек для выгрузки крупных несгораемых компонентов иловых осадков сточных вод (ОСВ) с дальнейшим удалением из реактора без его остановки.An air distribution device is located in the lower part of the reactor vessel between the catalyst removal branch pipe and the area for unburnt sludge components with a screw unloader. The air distribution device consists of two external distribution headers located in the same plane and parallel to each other at diametrically opposite walls of the casing, with three round tubes with perforation holes in the lower part of the wall extending from each header through the bends, each of which is welded into the reactor vessel and the free welded end of each of them is inserted into a glass welded from the outside into the reactor vessel from the side opposite from the knee. All perforated pipes are located parallel in the same plane and there are gaps between them for the passage of ash. The perforated part of the tubes is located inside the reactor vessel, and the total area of the perforations in the tubes is 2.5% of the cross-sectional area of the lower part of the reactor vessel. The design of the air distribution device ensures uniform boiling in the separation zone and the oxidation zone of the reactor, minimizes the adhesion of ash to the air distributor, through the gaps between the air distributor pipes large particles of unburned sludge components and the catalyst enter the discharge zone at the base of the reactor vessel, where the discharge screw is located for unloading large non-combustible components of sewage sludge (WWS) with further removal from the reactor without stopping it.
Расположенный после рукавного фильтра скруббер значительно конденсирует (осаждает) воду из парогазовой смеси и нейтрализует кислые газы щелочной обработкой. Скруббер решает задачу захолаживания до приемлемой температуры и удаления избытка паров воды из дымовых газов после процессов сжигания углеродсодержащего топлива или органических соединений перед выбросом их в атмосферу. Основным кислым оксидом в составе отходящих газов после реактора является диоксид серы SO2. Данный оксид образуется из серы, содержавшейся в кеке – иловом осадке сточных вод, при окислении кислородом в кипящем слое катализатора. Для нейтрализации образующихся в растворе равновесных форм сернистой кислоты, в воду скруббера добавляется щелочной агент (NaOH или Na2CO3). The scrubber located after the bag filter significantly condenses (precipitates) water from the steam-gas mixture and neutralizes acid gases by alkaline treatment. The scrubber solves the problem of cooling down to an acceptable temperature and removing excess water vapor from flue gases after combustion of carbon-containing fuel or organic compounds before their release into the atmosphere. The main acidic oxide in the composition of the exhaust gases after the reactor is sulfur dioxide SO 2 . This oxide is formed from the sulfur contained in the cake - sludge of waste water, during oxidation with oxygen in a fluidized bed of catalyst. To neutralize the equilibrium forms of sulfurous acid formed in the solution, an alkaline agent (NaOH or Na 2 CO 3 ) is added to the scrubber water.
Утилизацию (сжигание) осуществляют в присутствии катализатора глубокого окисления CO и органических веществ, содержащего в качестве носителя оксид алюминия в количестве не более 50 мас.%, а в качестве активного компонента Fe2O3 в количестве 48-75 мас.%, а также CuO и/или Mn2O3 и/или Co2O3 и/или Cr2O3 в количестве 2-10 мас.%; термообработку проводят путем непрерывной подачи осадка в реактор, разогретый до температуры 750 °C, в который одновременно подается воздух, необходимый для поддержания режима псевдоожижения и окисления органической части осадка и доокисления образующегося при горении CO. При этом, коэффициент избытка воздуха близок к стехиометрическому (1 < α ≤ 1,2).Utilization (combustion) is carried out in the presence of a catalyst for deep oxidation of CO and organic substances containing alumina as a carrier in an amount of not more than 50 wt%, and as an active component Fe 2 O 3 in an amount of 48-75 wt%, as well as CuO and / or Mn 2 O 3 and / or Co 2 O 3 and / or Cr 2 O 3 in an amount of 2-10 wt.%; heat treatment is carried out by continuously feeding the sludge into a reactor heated to a temperature of 750 ° C, which is simultaneously supplied with air necessary to maintain the regime of fluidization and oxidation of the organic part of the sludge and additional oxidation of CO formed during combustion. At the same time, the excess air ratio is close to stoichiometric (1 <α ≤ 1.2).
В качестве меры каталитической активности катализаторов в процессе сжигания иловых осадков коммунальных очистных сооружений была выбрана степень выгорания илового осадка в процессе сжигания, составляющая 98,1 - 99,3 %. As a measure of the catalytic activity of catalysts in the process of burning sludge from municipal wastewater treatment plants, the degree of sludge burnout in the process of incineration, which is 98.1 - 99.3%, was chosen.
Сущность изобретения поясняется фигурами 1, 2, 3, 4, 5.The essence of the invention is illustrated by figures 1, 2, 3, 4, 5.
Фиг. 1. Схема становки термокаталитического окисления иловых осадков сточных вод.FIG. 1. Scheme of the installation of thermocatalytic oxidation of sewage sludge.
Фиг. 2. Схематическое изображение каталитического реактора.FIG. 2. Schematic representation of a catalytic reactor.
Фиг. 3. Изображение воздухораспределительного устройства реактораFIG. 3. Picture of the air distribution device of the reactor
Фиг. 4. Изображение отбойника (продольное сечение)FIG. 4. Image of the bump stop (longitudinal section)
Фиг. 5. Изображение отбойника (поперечное сечение)FIG. 5. Image of the bumper (cross-section)
Установка для каталитического сжигания иловых осадков сточных вод (Фиг.1) включает последовательно соединённые с каталитическим реактором 25 линией подвода воздуха – воздуходувку 34 и теплогенератор 33, а линией отвода газа – рекуператор 26, экономайзер 27, рукавный фильтр 28, мокрый вихревой скруббер 29, высоконапорный вентилятор (дымосос) 30 и дымовую трубу 31, а также включает систему подачи твёрдого топлива (расходный бункер со шнековым дозатором) 35, бункер выгрузки несгораемых компонентов осадков сточных вод 32.The installation for catalytic combustion of sewage sludge (Fig. 1) includes a
Каталитический реактор (Фиг.2) представляет собой вертикальный корпус 1, при этом диаметр реактора в нижней части равен 1.70 м, в средней части – 2,18 м, в верхней части -2,80 м., высота внутренней полости реактора -4,0 м. The catalytic reactor (Fig. 2) is a vertical body 1, while the diameter of the reactor in the lower part is equal to 1.70 m, in the middle part - 2.18 m, in the upper part - 2.80 m., The height of the internal cavity of the reactor is -4, 0 m.
В верхней части корпуса реактора 1 расположен патрубок подачи катализатора 2 и отбойник 10 под крышкой 8 с трубой вывода дымовых газов 9, выполненный в форме полого усечённого конуса. В средней части внутри корпуса реактора 1 расположена организующая насадка 7 для уменьшения неоднородности псевдоожиженного слоя, т.е. разрушения крупных газовых пузырей в реакторе. В нижней части корпуса расположены два патрубка ввода илового осадка 4, и два патрубка шнековой подачи угля 3 и патрубок удаления катализатора 6. Подача илового осадка (кека) в реактор осуществляется через два диаметрально противоположных патрубка 4, при этом они снабжены патрубками дозирования воды 5, что позволяет эффективно контролировать перегревы в реакторе, которые могут происходить из-за неоднородности состава осадка. Между патрубком удаления катализатора 6 и зоной выгрузки 24 несгораемых компонентов осадков с патрубком для разгрузочного шнека 18, выход из которого снабжен шиберной задвижкой 19, расположено воздухораспределительное устройство 12. Воздухораспределительное устройство 12 включает (Фиг.3) два распределительных коллектора 13, колена 14 и трубы 15 с перфорационными отверстиями 16 в нижних стенках труб, открытые концы труб вставлены в стаканы 17. In the upper part of the reactor vessel 1 there is a
Отбойник, представленный на Фиг.4 и 5, включает корпус в форме усечённого конуса 10 и пирамидальный четырёхгранный наконечник 11. The baffle shown in Figs. 4 and 5 includes a truncated cone-shaped
На Фиг. 2 обозначены: граница сепарационной зоны 21 каталитического реактора, зона окисления, ввода угля, ввода илового осадка 22, зона распределения воздуха 23 и зона выгрузки несгораемых компонентов иловых осадков 24. FIG. 2 marked: the boundary of the
Установка работает следующим образом. В пустой реактор 25 (Фиг.1) засыпают 2,5 м3 катализатора через патрубок 2 (Фиг.2). Включают высоконапорный вентилятор 30, воздуходувку 34., включают циркуляцию воды в экономайзере 27, включают теплогенератор ТГ 33 (Фиг.1). Дымовые газы, которые образуются в теплогенераторе ТГ при факельном сжигании дизельного топлива, смешиваются с воздухом и при температуре около 700 °С, которая устанавливается за счет регулирования потока воздуха из воздуходувки, и подаются через воздухораспределительное устройство 12 (Фиг.2, 3) в реактор. Равномерность распределения воздуха в зоне 23 и в зоне окисления 22 реактора (Фиг.2) обеспечивается поступлением воздуха через два коллектора 13 и отверстия 16 в нижней части стенки воздухораспределительных труб 15 (Фиг.3). При этом происходит изменение потока воздуха с горизонтального направления на вертикальное и его равномерное распределение по зоне окисления 22 реактора. Для обеспечения равномерного псевдоожижения слоя катализатора и исключения попадания частиц катализатора в газоподводящий трубопровод площадь отверстий в перфорированных трубах составляет 2,5 %, что соответствует скорости истечения газа из отверстий на уровне 24м/с. Предложенная конструкция газораспределения обеспечивает более однородное псевдоожижение слоя. Перфорация нижних частей стенок труб обеспечивает отсутствие засорения воздухораспределителя. Для обеспечения свободного теплового расширения перфорированных труб 15, их свободные концы с зазором вставлены в стаканы 17, стаканы снаружи вварены в корпус реактора 1, их наружное расположение позволяет максимально использовать площадь нижнего сечения реактора.The installation works as follows. In an empty reactor 25 (Fig. 1), 2.5 m 3 of catalyst is poured through the pipe 2 (Fig. 2). They include a high-
Нагретые дымовые газы пропускаются через слой катализатора. После нагрева слоя катализатора до температуры 350-400 °С в него добавляют необходимое дополнительное количество воздуха (до 8500нм3/ч с давлением до 40КПа). При этом слой катализатора приводится в псевдоожиженное состояние и одновременно из бункеров 35 (Фиг.1) небольшим расходом начинают подавать в реактор 25 дробленый уголь шнековыми дозаторами через патрубки 3, контролируя подъем температуры в слое до 600-700℃. При фиксировании устойчивого подъема температуры увеличением расхода угля, доводят температуру в слое до 750 °С: в реактор постепенно добавляется катализатор, через патрубок 2, до общего объема катализатора в 9м3, одновременно с этим постепенно увеличивают подачу угля и отключают подачу горячего воздуха с поддержанием температуры 750 °С. Дополнительную равномерность потока воздуха внутри реактора обеспечивают организующей насадкой 7 (Фиг.2), она служит для уменьшения неоднородности псевдоожиженного слоя, т.е. разрушения крупных газовых пузырей в реакторе. Затем отключают теплогенератор 33. После прогрева катализатора в реактор подается иловый осадока сточных вод (ОСВ) влажностью 73-75% через два диаметрально противоположных патрубка (4), вход которых расположен в нижней части реактора в зоне окисления, ввода угля, ввода илового осадка 22. (Фиг.2). Патрубки подачи илового осадка 4 в реакторе снабжены патрубками дозирования воды 5, что позволяет эффективно контролировать перегревы в реакторе, которые могут происходить из-за неоднородности состава осадка. Постепенно увеличивают расход ОСВ и контролируют температуру в зоне окисления, ввода угля, ввода илового осадка. По мере повышения температуры уменьшают расход дробленого угля. При выходе на номинальный расход ОСВ (по влажному осадку 6т/ч ), температура в зоне окисления, ввода угля, ввода илового осадка 22 поддерживают на уровне 750 °С. При полном прекращении подачи дополнительного топлива и дальнейшем повышении температуры слоя выше требуемой (750°C) для термообработки осадка, в патрубок подачи илового осадка 4 через патрубок 5 подают воду. The heated flue gases are passed through the catalyst bed. After heating the catalyst layer to a temperature of 350-400 ° C, the required additional amount of air is added to it (up to 8500 nm 3 / h with a pressure of up to 40 KPa). In this case, the catalyst bed is brought into a fluidized state, and at the same time, from the bunkers 35 (Fig. 1), at a small flow rate, crushed coal is fed into the
После отключения теплогенератора 33, воздух подают через рекуператор 26 по межтрубному пространству. Нагрев воздуха происходит за счет отбора тепла от отходящих дымовых газов реактора 25. After turning off the
При понижении температуры ниже номинальной 750 °С, что связано с увеличением влажности ОСВ более 75%, включают систему подачи дробленого угля 35 на минимальной производительности шнековых дозаторов, температура в слое доводят до номинальной 750 °С увеличением производительности шнековых дозаторов и тем самым расхода дробленого угля. When the temperature drops below the nominal 750 ° C, which is associated with an increase in the WWS humidity of more than 75%, the crushed
При повышении температуры в слое выше 750°С, т.е. при снижении влажности ОСВ ниже 73- 75%, уменьшается объем воздуха, проходящий через рекуператор 26, при этом увеличивается объем воздуха, идущий напрямую из воздуходувки 34 в реактор 25 при сохранении общего расхода воздуха равному 8273- 8300 м3/ч. При этом происходит снижение температуры воздуха и тем самым снижение температуры в слое реактора 25. В пределе весь воздух проходит, минуя рекуператор 26. При последующем снижении влажности ОСВ и дальнейшем повышении температуры в слое включается подача воды через патрубки 5 начиная с минимального расхода до максимального. При достижении максимального расхода воды и сохранении тенденции на рост температуры в слое, уменьшается расход подаваемого в реактор ОСВ. When the temperature in the layer rises above 750 ° C, i.e. with a decrease in the WWS humidity below 73-75%, the volume of air passing through the
При уменьшении высоты слоя катализатора за счет истирания катализатора происходит дозагрузка катализатора до рабочего уровня без остановки реактора. With a decrease in the height of the catalyst bed due to abrasion of the catalyst, the catalyst is added to the operating level without stopping the reactor.
Через зазоры между трубами 15 воздухораспределителя 12 крупные несгораемые компоненты осадков сточных вод попадают в зону выгрузки 24 (Фиг.2) в основании корпуса реактора 1, где расположен разгрузочный шнек 18 для выгрузки несгораемых компонентов осадков сточных вод. Периодически осуществляют выгрузку несгораемых крупных включений илового осадка сточных вод шнеком 18, через зону выгрузки несгораемых включений 24 (Фиг.2) расположенную в основании реактора. Выгрузка происходит без остановки реактора. Through the gaps between the
Для уменьшения явления уноса катализатора из реактора вместе с образующимися в результате горения ОСВ дымовыми газами в сепарационной зоне 21 установлен отбойник 10 (Фиг. 4, 5). Образующиеся в результате горения осадка дымовые газы с частицами катализатора в сепарационной зоне 21 сталкиваются с отбойником 10 в форме усечённого конуса с пирамидальным четырёхгранным наконечником 11. Отбойник 10 закреплён на корпусе 1 реактора под трубой вывода дымовых газов 9 вниз основанием с меньшим диаметром, в котором закреплён пирамидальный четырёхгранный наконечник 11 вершиной вниз с диагональю основания большей, чем диаметр меньшего основания усечённого конуса отбойника. Конструкция отбойника обеспечивает равномерное распределение потока по сечению реактора и отсутствие аэродинамических затруднений. Твердые частицы катализатора и частицы золы отбиваются и возвращаются в сепарационную зону 21 – слой кипения, где догорают, или через зазоры перфорированных труб 15 воздухорапределителя 12 попадают в зону выгрузки несгораемых компонентов 24. Попавшие в полость конуса отбойника мелкие частицы катализатора или золы ссыпаются через зазоры, образованные плоскостью основания наконечника и плоскостью меньшего основания усечённого конуса отбойника. Остальной пылегазовый поток через трубу вывода дымовых газов 9, расположенную в крышке 8, покидает реактор и направляется на последующие стадии технологической цепочки процесса.To reduce the phenomenon of catalyst carryover from the reactor together with the flue gases formed as a result of WWS combustion, a
Дымовые газы с температурой 750 °С от реактора 25 поступают в рекуператор 26, где охлаждаются до температуры 660 °С. Воздух, проходящий через рекуператор 26 нагревается до расчетной температуры 239 °С. Дымовые газы из рекуператора 26 поступают в трубное пространство экономайзера 27, где охлаждаются водой, циркулирующей по межтрубному пространству до температуры 185-200°С, затем поступают на очистку в рукавный фильтр 28. В рукавном фильтре 28 дымовые газы очищаются от механической взвеси. Очищенные дымовые газы поступают в скруббер 29 (Фиг.1), в котором происходит "осаждение" пара, содержащегося в дымовых газах, в количестве 3,5 т/ч, а также улавливание кислотных оксидов за счет связывания с щелочным агентом, дополнительно подающимся в воду скруббера 29. Парогазовая смесь в составе: дымовые газы не менее 11600 кг/ч, зола 0,9 кг/ч и водяной пар не менее 4500 кг/ч с температурой 185-200 °С, а так же вода на орошение в количестве не менее 240 м3/ч с температурой 25-30 °С подаются в скруббер в горизонтальном направлении. Такие условия обеспечивают охлаждение парогазовой смеси до температуры 60-70 °С, при этом из охлажденной парогазовой смеси конденсируется не менее 3500 кг/ч водяного пара, а температура воды, вытекающей из скруббера, на 10-20 °С выше температуры воды, подаваемой на орошение. Flue gases with temperature 750 ° C from the
При этом вода, подаваемая в скруббер, непрерывно дозируется щелочным агентом (NaOH или Na2CO3), обеспечивающим эффективное растворение и связывание кислотных оксидов (в основном SO2), входящих в состав дымовых газов. Исходя из данных химического анализа, содержание серы в горючей массе осадка составляет до 0,8 масс. %. Расход осадка в процессе термокаталитического окисления, рассчитанный по горючей массе составляет 1050 кг/ч, что в пересчете на SO2 составляет 16,8 кг/ч. Золой, образующейся в процессе сжигания осадка улавливается не менее 90 % диоксида (с образованием солей) или не менее 15,12 кг/ч. Таким образом, на скруббер поступает не более 1,68 кг/ч SO2. Исходя из допущений, что весь растворенный диоксид серы переходит в равновесные формы сернистой кислоты, можно рассчитать, что в данном случае, концентрация [H+] будет составлять около 1,08*10-4 моль/л. Следовательно, pH такого раствора будет иметь значение около 4,0.In this case, the water supplied to the scrubber is continuously dosed with an alkaline agent (NaOH or Na2CO3), which ensures effective dissolution and binding of acid oxides (mainly SO2) that are part of the flue gases. Based on the data of chemical analysis, the sulfur content in the combustible mass of the sediment is up to 0.8 wt. %. The sludge consumption in the process of thermocatalytic oxidation, calculated on the basis of the combustible mass, is 1050 kg / h, which in terms of SO2 is 16.8 kg / h. The ash formed during the incineration of the sludge captures at least 90% of the dioxide (with the formation of salts) or at least 15.12 kg / h. Thus, the scrubber receives no more than 1.68 kg / h of SO2. Based on the assumption that all dissolved sulfur dioxide is converted into equilibrium forms of sulfurous acid, it can be calculated that in this case, the concentration of [H +] will be about 1.08 * 10-4 mol / l. Therefore, the pH of such a solution will have a value of about 4.0.
Для нейтрализации такого раствора можно использовать натриевую щелочь (NaOH), в количестве, соответствующем концентрации 1*10-4 моль/л или 24 моль/ч. Следовательно, в воду скруббера необходимо добавлять около 960 г/ч NaOH. При использовании для нейтрализации бикарбоната натрия (Na2CO3), потребуется введение 0,5*10-4 моль/л или 12 моль/ч соли. Это соответствует расходу в 1,272 кг/ч.To neutralize such a solution, sodium alkali (NaOH) can be used, in an amount corresponding to a concentration of 1 * 10-4 mol / l or 24 mol / h. Therefore, about 960 g / h NaOH must be added to the scrubber water. When used to neutralize sodium bicarbonate (Na2CO3), the introduction of 0.5 * 10-4 mol / l or 12 mol / h of salt will be required. This corresponds to a consumption of 1.272 kg / h.
Из скруббера 29 дымовые газы с содержанием пара в количестве 1 т/час по газоходам через высоконапорный вентилятор 30 подаются в дымовую трубу 31. From the
Активность используемого катализатора в реакции окисления CO определяют на приборе «Хемосорб» импульсным методом по температуре 50% конверсии CO.The activity of the catalyst used in the CO oxidation reaction is determined on a Chemosorb device by the pulse method at the temperature of 50% CO conversion.
Пример 1Example 1
Гидроксид алюминия типа псевдобемит перемешивают в дистилированной воде с добавлением концентрированной азотной кислоты. Величина кислотного модуля (мольное отношение кислоты к оксиду алюминия) составляет 0.01. Суспензию перемешивают в течение 1 часа. В суспензию добавляют измельченный порошок активного компонента (нанокомпозит, полученный прокаливанием солей нитратов, с поверхностью не менее 10 м2/г, полученный по методике, описанной в работе (Fedorov A.V., Tsapina A.M., Bulavchenko O.A., Saraev A.A., Odegova G.V., Ermakov D.Y., Zubavichus Y.V., Yakovlev V.A., Kaichev V.V., Structure and Chemistry of Cu–Fe–Al Nanocomposite Catalysts for CO Oxidation, Catalysis Letters. 2018.- V.148., N12. - P.3715-3722. DOI: 10.1007/s10562-018-2539-5) с получением пластифицированной массы. Содержание воды в пластифицированной массе составляет 80 мас. %. Капельно формуют в 20 мас. % раствор аммиака через слой углеводородной жидкости. Гранулы сушат на воздухе в течение 24 часов, при 110°С в течение 2 часов и прокаливают при 700 °С в течение 1 часа. Полученный катализатор содержит 3.0 мас. % CuO, 50.0 мас. % Fe2O3 и 47.0 % Al2O3. Aluminum hydroxide of the pseudoboehmite type is stirred in distilled water with the addition of concentrated nitric acid. The acid modulus (molar ratio of acid to aluminum oxide) is 0.01. The suspension is stirred for 1 hour. The suspension was added to the pulverized powder of the active ingredient (nanocomposite obtained by calcination of salts of nitrates, with a surface area of at least 10 m 2 / g, obtained by the method described in (Fedorov AV, Tsapina AM, Bulavchenko OA, Saraev AA, Odegova GV, Ermakov DY , Zubavichus YV, Yakovlev VA, Kaichev VV, Structure and Chemistry of Cu – Fe – Al Nanocomposite Catalysts for CO Oxidation, Catalysis Letters. 2018.- V.148., N12. - P.3715-3722. DOI: 10.1007 / s10562 -018-2539-5) to obtain a plasticized mass. The water content in the plasticized mass is 80 wt.%. Drop molded into a 20 wt.% Ammonia solution through a layer of hydrocarbon liquid. The granules are air-dried for 24 hours at 110 ° C. for 2 hours and calcined at 700 ° C. for 1 hour The resulting catalyst contains 3.0 wt% CuO, 50.0 wt% Fe 2 O 3 and 47.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 215°C. Степень выгорания осадка 98.1 %.The 50% CO conversion temperature is 215 ° C. The degree of sludge burnout is 98.1%.
Пример 2. Example 2.
Аналогичен примеру 1. Полученный катализатор содержит 75.0 мас. % Fe2O3 и 25.0 % Al2O3. Similar to example 1. The resulting catalyst contains 75.0 wt. % Fe 2 O 3 and 25.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 225°C. Степень выгорания осадка 97.5 %The 50% CO conversion temperature is 225 ° C. Sludge burnup rate 97.5%
Пример 3.Example 3.
Аналогичен примеру 1. Полученный катализатор содержит 5.0 мас. % Mn2O3, 60.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. Similar to example 1. The resulting catalyst contains 5.0 wt. % Mn 2 O 3 , 60.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 230°C. Степень выгорания осадка 98.5 %The 50% CO conversion temperature is 230 ° C. Sludge burnup 98.5%
Пример 4Example 4
Аналогичен примеру 1. Полученный катализатор содержит 4.5 мас. % Cr2O3, 60.0 мас. % Fe2O3 и 35.5 % Al2O3. Similar to example 1. The resulting catalyst contains 4.5 wt. % Cr 2 O 3 , 60.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.5% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 230°C. Степень выгорания осадка 98.0 %The 50% CO conversion temperature is 230 ° C. Sludge burnup 98.0%
Пример 5. Аналогичен примеру 1.Example 5. Similar to example 1.
Полученный катализатор содержит 4.0 мас. % Co2O3, 61.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 4.0 wt. % Co 2 O 3 , 61.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 200 °C. Степень выгорания осадка 98.9 %The 50% CO conversion temperature is 200 ° C. Sludge burnup 98.9%
Пример 6. Аналогичен примеру 1.Example 6. Similar to example 1.
Полученный катализатор содержит 4.0 мас. % Co2O3, 6.0 мас. % CuO, 55.0 мас. % Fe2O3 и 35.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 4.0 wt. % Co 2 O 3 , 6.0 wt. % CuO, 55.0 wt. % Fe 2 O 3 and 35.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 180°C. Степень выгорания осадка 99.6 %The 50% CO conversion temperature is 180 ° C. Sludge burnup 99.6%
Пример 7. Аналогичен примеру 1.Example 7. Similar to example 1.
Полученный катализатор содержит 7.0 мас. % Mn2O3, 3.0 мас. % CuO, 52.0 мас. % Fe2O3 и 38.0 % Al2O3. The resulting catalyst contains 7.0 wt. % Mn 2 O 3 , 3.0 wt. % CuO, 52.0 wt. % Fe 2 O 3 and 38.0% Al 2 O 3 .
Температура 50% конверсии CO составляет 185°C. Степень выгорания осадка 99.3 %The 50% CO conversion temperature is 185 ° C. Sludge burnup 99.3%
Сравнительные характеристики катализаторов глубокого окисления приведены в Таблице.Comparative characteristics of deep oxidation catalysts are shown in the Table.
ТаблицаTable
Сравнительные характеристики катализаторов глубокого окисления Comparative characteristics of deep oxidation catalysts
Claims (4)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136581A RU2749063C1 (en) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion |
CN202180074224.5A CN116406346A (en) | 2020-11-08 | 2021-10-07 | Sewage sludge fuel catalytic combustion device |
PCT/RU2021/050330 WO2022098262A1 (en) | 2020-11-08 | 2021-10-07 | Plant for catalytic incineration of fuel in the form of sewage sludge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020136581A RU2749063C1 (en) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749063C1 true RU2749063C1 (en) | 2021-06-03 |
Family
ID=76301530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020136581A RU2749063C1 (en) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749063C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2819544C1 (en) * | 2023-09-21 | 2024-05-21 | Андрей Валерьевич Романенко | Catalytic waste heat boiler for incineration of sewage sludge of enterprises and method of their incineration |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4714032A (en) * | 1985-12-26 | 1987-12-22 | Dipac Associates | Pollution-free pressurized combustion utilizing a controlled concentration of water vapor |
SU1576500A1 (en) * | 1988-04-26 | 1990-07-07 | Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса | Unit for thermocatalytic detoxication of low-boiling organic components of waste water |
US5050375A (en) * | 1985-12-26 | 1991-09-24 | Dipac Associates | Pressurized wet combustion at increased temperature |
RU2536510C2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalytic reactor for processing sediments of sewage waters and method of their processing (versions) |
RU2568978C1 (en) * | 2014-10-17 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Method for catalytic treatment of sewage sludge |
-
2020
- 2020-11-08 RU RU2020136581A patent/RU2749063C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4714032A (en) * | 1985-12-26 | 1987-12-22 | Dipac Associates | Pollution-free pressurized combustion utilizing a controlled concentration of water vapor |
US5050375A (en) * | 1985-12-26 | 1991-09-24 | Dipac Associates | Pressurized wet combustion at increased temperature |
SU1576500A1 (en) * | 1988-04-26 | 1990-07-07 | Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса | Unit for thermocatalytic detoxication of low-boiling organic components of waste water |
RU2536510C2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Catalytic reactor for processing sediments of sewage waters and method of their processing (versions) |
RU2568978C1 (en) * | 2014-10-17 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Method for catalytic treatment of sewage sludge |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А.Д. Симонов, Н.А. Языков, А.С. Афлятунов, И.А. Федоров, В.А. Яковлев, В.Н. Пармон, Опыт эксплуатации водогрейных котлов с каталитическим сжиганием жидкого и твердого топлива в псевдоожиженном слое, Альтернативная энергетика и экология, 2014, N19 (159), с.70-85. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2819544C1 (en) * | 2023-09-21 | 2024-05-21 | Андрей Валерьевич Романенко | Catalytic waste heat boiler for incineration of sewage sludge of enterprises and method of their incineration |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6334402B2 (en) | Dry adsorbent input during steady state in dry scrubber | |
KR102048058B1 (en) | Apparatus and method for evaporating waste water and reducing acid gas emissions | |
KR101340389B1 (en) | Spouted bed type reactor for semi-dry flue gas desulfurization and multi- stage desulfurization method using thereof | |
RU2607410C2 (en) | Dry sorbent introduction under conditions of non-stationary state into dry gas cleaning scrubber | |
CN204593400U (en) | A kind of industry danger waste burning system of multiple physical states | |
CN111256147A (en) | Household garbage pyrolysis gasification incineration grate furnace and treatment system thereof | |
CN101703886A (en) | Desulfuration method by directly utilizing magnesium slags in circulating fluidized bed boiler | |
WO2022098262A1 (en) | Plant for catalytic incineration of fuel in the form of sewage sludge | |
KR20200100196A (en) | Sludge treatment method and cement manufacturing system | |
WO2019228547A1 (en) | Industrial flue gas treatment method and industrial flue gas treatment system | |
RU2749063C1 (en) | Installation for catalytic combustion of fuel in form of sewage sludge from municipal treatment plants and method for its combustion | |
RU2568978C1 (en) | Method for catalytic treatment of sewage sludge | |
CN113739165A (en) | Industry is useless burning furnace and flue gas processing apparatus admittedly | |
CN107687639A (en) | Energy-saving waste combustion waste-heat recovery device | |
RU144018U1 (en) | INSTALLATION OF THERMOCHEMICAL GENERATION OF ENERGY GASES FROM SOLID FUEL (OPTIONS) | |
EP0126619A2 (en) | Improvements in and relating to a method and apparatus for combustion of materials | |
EA040591B1 (en) | INSTALLATION FOR CATALYTIC COMBUSTION OF FUEL IN THE FORM OF WASTE SLUDGE SLUDGE AND THE METHOD IMPLEMENTED BY THIS INSTALLATION | |
US11262066B2 (en) | Staggered firing | |
CN105509067A (en) | Typical domestic refuse incineration treatment system | |
CN104819477A (en) | Multi-physical-state incineration technology for industrial hazardous wastes | |
RU2752476C1 (en) | Catalytic reactor for the disposal of sediments from municipal wastewater treatment plants and a method for disposal | |
JPH0533916A (en) | Waste treatment method by rotary kiln and rotary kiln for waste treatment | |
CN213146581U (en) | Sludge drying and incineration resource utilization system | |
CN214360930U (en) | Efficient treatment device for oily sludge | |
CN111981472B (en) | System and method for desulfurization and denitrification of fuel |