Устройство для сжигания сбросных газов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру.горения, имеющую с топочной камерой общую торцйвую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, отличающе е я тем, что, с целью повьшения степени выгорания токсичных примесей и снижения расхода топлива, оно снабжено перегородкой , выполненной с отверстиями по периферии и установленной в топочной камере на расстоянии 0,5-2 § диаметра камеры горения от ее открытого конЦа. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц Р 23 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3675440/29-33 (22) 15.12.83 (46) 23 .04.85. Бюл. Р 15 (72) Ю.Н.Федоров, Л.К.Панасюк, Т.Н.Гудкова, Б.И.Бельтюков, А.В.Яну и В.В.Демушкин (71) Научно-производственное объединение "Техэнергохимпром" (53) 628.54(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 554447, кл. F 23 G 7/06, 1975.

2. Исламов N.Ø. Проектирование топок специального назначения..Л., Энергоиздат, 1982, с. 56-57. (54}(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ

CSP0CHbE ГАЗОВ, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру. горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени выгорания токсичных примесей и снижения расхода топлива, оно снабжено перегородкой, выполненной с отверстиями по периферии и установленной в топочной камере на расстоянии 0 5-2

Э

Ф диаметра камеры горения от ее откры- Е того конДа.

Изобретение относится к топочным устройствам, преимущественно для обезвреживания промышленных газовых . выбросов, и может быть использовано на предприятиях нефтяной, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности, а также цветной металлургии и химической промьшц1енности, где образуются сбросные газы, содержащие токсичные горючие примеси, подле- 1б жащие обезвреживанию.

Известно устройство для сжигания сбросных газов, содержащее вихревую цилиндрическую печь, разделенную на зоны сжигания дополнительного

TQl ëHâà и сжигания сбросных газов, тангенциально установленные сопла сбросных газов и воздуха, горелки дополнительного топлива и дожигательную решетку. Внутренний диаметр 2б печи зоны сжигания сбросных газов составляет I 2-1,5 внутреннего диаметра печи зоны сжигания дополнительного топлива. Сопла сбросных газов установлены в месте перехода Zg одной зоны в другую (1f.

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечения эффективного сжигания как дополнительного топлива, так и сбросных газов. При обезвреживании промышлен ных выбросов, не содержащих кислород, весь воздух, требующийся для сжигания сбросных газов, подается в камеру сжигания дополнительного топлива.

Подвод большого избытка воздуха в камеру сжигания дополнительного топлива приводит либо к неполному сгоранию дополнительного топлива вследствие снижения температурного уровня в этой камере, либо к увели- 10 чению расхода дополнительного топлива для подогрева избыточного воздуха до температуры горения топлива, а также возникает необходимость увеличения топочной камеры.

Установка сопел сбросного газа в центральной части печи в месте перехода одной ее зоны в другую приводит к тому, что в объеме зоны сжигания сбросных газов происходят процессы перемешивания сбросных газов с воздухом, подогрева смеси до температуры воспламенения и сгорания токсичных примесей. Осуществление всех указанных процессов требует достаточно большого времени пребывания газов в этой зоне, т.е. большого объема этой зоны, либо может привести к не7б9 полному выгоранию токсичных примесей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, эакрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода технологических газов.

Закрученный поток технологических газов на выходе из кольцевого пространства смешивается с продуктами сгорания топлива, выходящими из камеры горения, за счет чего проис.ходит подогрев технологических газов (21.

При использовании известного устройства для сжигания сбросных промышленных газов невозможно обеспечение эффективного сжигания токсичных примесей, так как для выгорания токсичных примесей требуется не только подогрев технологических газов, но также полное молекулярное перемешивание газов для прохождения реакции окисления присутствующих в промышленных газах токсичных примесей. В известном устройстве центральный по-. ток .продуктов сгорания, выходящий из камеры горения, окружен завихрен-, ным потоком технологических газов, перемешивание газовых потоков происходит только за счет молекулярной диффузии. Это лимитирует скорость реакции окисления примесей, в результате чего понижается степень их выгорания, возникает необходимость увеличения времени пребывания газов в топочной камере, т.е. увеличение ее длины, что приводит к дополнительным капзатратам.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при сжигании сбросных газов за счет повышения степени выгорания токсичных примесей, снижения расхода топлива и капитальных затрат на сооружение.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее цилиндрическую камеру, размещенную внутри по ее оси камеру горения, имеющую с топочвой камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнитель1151769 4 ного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, снабжено перегородкои, BbtIIoJIHBHHQA с Отверстиями по периферии, установленной н топочной камере на расстоянии 0,5-2 диаметра камеры горения от ее открытого конца.

Установленная внутри топочной камеры перегородка, выполненная с отверстиями по периферии, в сочета- ð нии с наличием н топочной камере закрученного вихревого потока сбросных газов и воздуха обеспечивает быстрое и полное перемешивание газовых потоков, благодаря чему полное ныгорание токсичных примесей может быть достигнуто при меньшем времени пребывания сбросных газов в топочной камере.

Размещение перегородки обусловлено как условиями перемещения газовых потоков, так и условиями сжигания дополнительного топлива.

При размещении перегородки на расстоянии, превышающем два диаметра камеры горения от ее открытого конца, снижается влияние тангенциального подвода сбросных газов и воздуха, При установке ее на расстоянии менее половины диаметра камеры горения от ее открытого конца горение дополнительного топлива становится неустойчивым вследствие повышения сопротивления на выходе из камеры горения.

Для предотвращения попадания

35 сбросных газов в камеру горения живое сечение отверстий для прохода .газов в смесительной решетке должно превышать сечение камеры горения.

По сравнению с известными печами 4Р для сжигания сбросных промышленных газон, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: сжигание дополнительного топлива в камере горения . производится с минимально необходимым количеством воздуха, бла" годаря чему обеспечивается высокая температура факела и полное выгорание дополнительного топлива.

Низкотемпературный сбросной газ, содержащий токсичные примеси, и воздух, требующийся для их сжигания, . проходят завихренным потоком по кольцевому пространству между стенками 55 корпуса топочной камеры и камеры горения, благодаря чему обеспечивается эффективное охлаждение как ..:.наружных стен камеры горения, что повышает ее надежность, так и наружного корпуса топочной камеры, что дает возможность уменьшить толщину футеровки и снизить капитальные затраты. Одновременно в кольцевом пространстве происходят перемешивание и предварительный подогрев сбросных газов и воздуха.

Установленная за камерой горения перегородка обеспечивает быстрое и полное перемешивание газовых потоков, благодаря чему удается получить более полное выгорание токсичных примесей при меньшем времени пребывания газов в зоне их дожигания.

На чертеже представлено устройство для сжигания сбросных газов.

Устройство содержит .цилиндрическую топочную камеру 1, размещенную соосно с ней и имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку камеру

2 горения, установленные на торцовой стенке камеры горения горелки 3 для подачи дополнительного топлива и необходимого для его сжигания воздуха. Между цилиндрическими корпусами топочной камеры и камеры горения образуется кольцевое пространство А, в котором у торцовой стенки установлены сопла 5 и 6 для подачи сбросных газов и воздуха. Внутри топочной камеры 1 за камерой 2 горения размещена перегородка 7, которая делит топочную камеру на зоны смешения 8 и сжигания 9 сбросных газов.

Перегородка 7 выполнена в центральной части 10 глухой. Диаметр этой части соответствует диаметру камеры горения, По периферии перегородки выполнены отверстия 11, живое сечение которых превышает сечение камеры горения. Перегородка установлена внутри топочной камеры на расстоянии 0,5-2 диаметра камеры горения от ее открытого конца.

Для отвода газов иэ топочной камеры предусмотрен газоход 12.

Устройство работает следующим образом.

В камеру 2 горения через горелки

3 подают дополнительное топливо с минимально необходимым для его сжигания количеством воздуха. Благодаря высокой температуре факела в камере горения обеспечивается полное выгорание топлива. Продукты

1151

В сгорания поступают в зону 8 смешения, направляясь в ее периферийную область, так как центральная часть

10 перегородки 7 выполнена глухой.

Сбросные газы, содержащие токсичные примеси и воздух, требующийся для их сжигания, через тангенциальные сопла 5 и 6 подаются завихренными

I потоком в кольцевое пространство

4, где происходит их перемешивание 10 и предварительный подогрев. Выходя из кольцевого пространства, эти газы смешиваются с поступающими сюда продуктами сгорания топлива и через отверстия 11 перегородки 7 !5 направляются в зону сжигания 9 сбросных газов. Конструкция перегородки обеспечивает полное смешение газов и выравнивание температуры газового потока.

В зоне 9 сжигания сбросных газов поддерживается теипература более низкая, чем в камере 2 горения, но достаточная для сгорания токсичных примесей (например, для сжигания 25 сероводорода требуется 550-600 С).

Поддержание необходимой температуры в зависимости от количества содержащихся в сбросных газах горючих примесей осуществляется за счет изме- ЗО нения расхода сжигаемого дополнительного топлива.

Работу устройства исследуют на опытной установке, представляющей собой цилиндрическую топку диаметром 0,5 м и длиной 1 м. Обезвреживанию подвергают сероводородный газ, состав которого соответствует сбросным газам, получаемым на установках производства серы нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов.

Газ содержит, %: Н S 2, S0, СО 21, N 76, Количество обезврежива769 емого .газа составляет 120 нм /ч, время пребывания газов в зоне сжигания 1,5 с.

Достигнутая степень обезвреживания газов и расход дополнительного топлива в зависимости от конструктив. ного выполнения устройства приведены в таблице.

Как показали исследования, при одном и том же времени пребывания степень обезвреживания увеличивается более чем на !,5 раза.

Практика работы установок получения серы из сероводородных газов на нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводах показывает, что известные устройства для сжигания сбросных газов при времени пребывания газов в зоне сжигания 0,6-1,8 с обеспечивают степень обезвреживания

30-80%, что говорит о их недостаточной эффективности.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность сжигания токсичных примесей сбросных газов.

По сравнению с действующиии установками предлагаемое устройство дает экономию дополнительного топлива за счет повышения эффективности его сжигания .и экономию капитальных затрат за счет уменьшения габаритов и снижения расходов на футеровку.

Конструкция устройства для сжигания сбросных токсичных газов обеспечивает также снижение содержания азота в газах, выбрасываемых в атмосферу, так как в камере горения, где поддерживается высокая температура, отсутствует необходимый для образования окислов азота избыток воздуха, а в зоне сжигания сбросных газов невысокий температурный уровень исключает их образование.

1151769

Степень выгоТемпеРасход дополнительного.Расход воздуха, нмэ /ч

Конструкция

Устройство ратура в зоне ра» ния на сжигание на сжигание

Нэ $ сжигатоплисероводорода, Ж ния сбросных дополнительва, нмэ /ч ного топлива газов

Без смесительной решетки

Известное

578

26,7 4,3 .60

2,55

120

Предлагаемое

24 0 4 3 85 580

18,7 4,3 98 584

120

2,3

120

1 э 79

>2d (2, 1d) 24,6 4,3 80 582

2,16

120

Составитель Л.Мацук

Редактор С.Патрушева Техред Т.Дубинчак Корректор С.Шекмар

Ч

Заказ 2298/28 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Размещение смесительной решетки от открытого конца камеры горения с0,5d (0,4 d) Количество обезвреженноro газа, „э /,