Способ сжигания отходящих газов сажевого производства

 

1. СПОСОБ СЖИГАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ СА}КЕВОГО .ПРОИЗВОДСТВА, включающий тангенциальную подачу в топку смеси отходящих газов и воздуха, сжигание вспомогательного топлива и подачу продуктов полного горения в топку , смешение потоков, воспламенение и горение отходящих газов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сжигания отходящих газов и содержащейся в ней сажи, не менее 70% продуктов полного горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки, а остальное количество в центральную. 2. Способ поп,1, отличающийся тем, что продукты полного, горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки через 0,02-0,15 с после подачи в топку смеси отходящих газов и воздуха.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!!) (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3767091/29-33 (22) 05.07,84 (46) 07.10.85. Бюл. № 37 (72) Г.А. Волошин, М.Я. Бобрик, Г.В. Бабич, В.Ф. Антоненко, Н.К. Кореняк и В.Т. Попов (?1) Всесоюзный научно-исследовательский институт технического углерода (53) 628.54(088,8) (56) Патент США № 4036576, кл. 431-5, 1980.

Патент CIA ¹- 4154567, кл. 431-5, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1099188, кл. P 23 G 7/06, 1982. (54) (57) 1. СПОСОБ СЖИГАНИЯ ОТХОДЯЦИХ

ГАЗОВ САЖЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий тангенциальную подачу в топку смеси отходящих газов и воздуха, сжигание вспомогательного топлива и подачу продуктов полного горения в топку, смешение потоков, воспламенение и горение отходящих газов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса сжигания отходящих газов и содержащейся в ней сажи, не менее 7ОХ продуктов полного горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки, а остальное количество — в центральную.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что продукты полного, горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки через

0,02-0,15 с после подачи в топку смеси отходящих газов и воздуха.

1 i 183

Изобретение относится к способам сжигания отходящих газов сажевого производства, содержащих частицы сажи, причем образующийся в результате сжигания теплоноситель может быть использован для сушки влажных гранул в сушильных барабанах, для подогрева сырья, технологического воздуха, для получения технологического пара в котельных установках. 10

Цель изобретения — интенсификация процесса сжигания отходящих газов сажевого производства и содержащихся в них частиц сажи, 15

Способ реализуется следующим обра зом.

В циклонную топку вводят продукты полного горения вспомогательного топлива, разогревают ее до 1100-1200 С, 20 после чего в топку тангенциальным потоком вводят смесь отходящих газов сажевого производства и требуемый для их горения воздух. Через определенное время в периферийную зону 25 топки вводят продукты полного горения вспомогательного топлива, причем расход продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную и центральную области топки

ЗО подбирают в зависимости от калорийности отходящих газов и от концент- .рации содержащейся в них сажи, После перемешивания потоков продуктов полного горения вспомогательного топлива и смеси отходящих газов и воздуха, разогрева горючих составляющих в периферийную зону топки вводят дополнительно окислитель для интенсификации процесса выгорания частиц сажи. Горючие газовые состав- 40 ляющие отходящих газов к моменту окончания горения частиц сажи успевают полностью сгореть. Продукты горения выводятся из топки.

При тангенциальной подаче смеси отходящих газов сажевого производст.ва, содержащих частицы сажи, и окислителя, происходи значительное по сравнению с центральной областью то- 56 почного производства увеличение концентрации частиц сажи в пристенной области. Отходящие газы сажевого производства обладают значительной теплоемкостью. Необходимо осущест- 55 влять интенсивный прогрев частиц сажи, так как скорость их горения значительно меньше, чем газовых составляющих. Поэтому основную часть высокотемпературных продуктов горения вспомогательного топлива целесообразно вводить не в центр закрученного потока смеси отходящих газов и.воздуха, а на его периферию.

Первыми термическому удару высокотемпературных продуктов подвергаются в этом случае частицы сажи, а затем наиболее плотная и основная часть отходящих газов и воздуха. При таком интенсивном подводе тепла поверхностный слой частицы сажи быстро прогревается до температуры воспламенения.

В периферийную область топки для интенсификации процесса горения частиц сажи желательно подать все продукты горения вспомогательного топлива, однако это возможно лишь в том случае, если при достаточно интенсивной закрутке смеси отходящих газов и воздуха их продукты горения будут в достаточном количестве и с необходимой температурой возвращаться к месту ввода смеси и воспламенять разреженную часть отходящих газов. В этом случае создается двухстороннее эффективное воспламенение основного потока отходящих газов— с одной стороны от своих же продуктов горения, а с другой — от продуктов горения вспомогательного топлива.

Однако для бедных газов ввод части продуктов горения вспомогательного топлива в центральную область топки просто необходим. Это вызвано тем, что чем беднее топливо, тем ниже его

° теоретическая температура горения и возвращающиеся к месту ввода смеси отходящих газов и воздуха продукты горения могут уже не обладать достаточным количеством тепла для воспламенения центральной части газов. Продукты же полного горения обычно применяемого вспомогательного высококалорийного топлива могут обладать температурой 2100-2200 С.

О

Вспомогательное топливо, как правило, сжигают с коэффициентом избытка воздуха, обеспечивающем температуру 1300-1600 С. Э".à температура обус() ловлена тем, что не требует специальных сверхогнеупорных материалов.

Кроме того, содержание окислов азота в продуктах горения значительно меньше, чем например, прн температуре в 2000 С. з 1 183

Экспериментально определено, что для отходящих газов производства сажи калорийностью 350-450 ккал/нм при нормальном ведении процесса горения в центральную область топки достаточно подать 10-30% продуктов горения вспомогательного топлива, ис,пользуемого в качестве подсветки для инициирования горения низкокалорийных забалластированных водяным паром 1О и содержащих частицы сажи отходящих газов производства сажи. При калорийности отходящих газов вьппе. 500 ккал/им отпадает необходимость подачи продуктов горения вспомогательного топлива в центральную область топки. За счет возврата продуктов горения в центральной области топки разреженная часть отходящих газов будет воспламеняться и гореть и, таким образом, воспламенение основной 1асти ,отходящих газов будет осуществлено с максимальным эЬЬектом.

Ввод продуктов горения вспомогательного топлива в периферийную область топки следует осуществить через 0,02-0,15 с с момента ввода в топку смеси отходящих газов и воздуха. Данное время ввода обусловлено тем, что при тангенциальной по- . даче смеси отходящих газов и воздуха с желательной скоростью 10-50 м/с, т.е. со скоростью, при которой достигается хорошая закрутка смеси при относительно небольших энергетических затратах, частицы сажи успевают сконцентрироваться у поверхности топки, и таким образом продукты горения вспомогательного топлива взаимодействуют с максимальным количеством частиц сажи. При уменьшении времени ввода продуктов горения вспомогательного топлива в периферийную часть топки менее 0,02 с с момента ввода смеси отходящих газов и возду, ха доля частиц, сконцентрированных у поверхности топки, будет мала, и же лаемый эффект не будет достигнут.

Увеличение же данного отрезка времени более 0,15 с приведет к нерациональному использованию топочного пространства. Кроме того, при застабилированном времени ввода дополнительного окислителя в периферийную зону топки увеличение времени ввода продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную зону топки более 0,15 с может при783 4 вести к ситуации, при которой частицы сажи, сконцентрированные у стенки топки, но не успевшие разогреться до температуры воспламенения, физически провзаимодействуют с окислителем, при этом не вступая с ним в химическую реакцию. При дальнейшем движении по топке большая часть дополнительного окислителя смешивает-ся с дымовыми газами и лишь некоторая часть провзаимодействует с частицами сажи. Такая ситуация приводит в целом к резкому ухудшению выгорания частиц сажи.

В табл. 1 представлены сравнитель+ ные данные по влиянию времени ввода продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную . область топки на степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов сажевого производства и содержащихся в отходящих газах частиц сажи. Из табл. 1. видно, что при всех прочих равных условиях в сравнении с известным способом разделение потока продуктов полного горения вспомогательного топлива и подача большей части этих продуктов в периферийную зону топки приводит к значительно лучшему выгоранию частиц сажи — с б8Х до 97,5 .

В табл. 1 также представлены данные о влиянии времени ввода части продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную зону топки на степень выгорания.

В табл. 2 показано влияние доли вводимых в периферийную зону топки продуктов горения вспомогательного топлива на степень выгорания горю- чих газовых составляющих отходящих газов и частиц углерода, причем все параметры соответствуют приведенным в табл. 1.

Из табл. 2 видно, что увеличение доли продуктов полного горения приводит к более полному выгоранию в топочном объеме, однако для газов с калорийностью 400 ккал/нм при подаче в периферийную зону топки

100 продуктов горения -вспомогатель ного топлива происходит химический недожег горючих газовых составляющих отходящих газов.

В табл. 3 показана зависимость доли продуктов полного горения вспомогательного топлива, вводимой в пе1183783 риферийную область топки, от калорийности отходящих газов сажевого производства при относительно одинаковой степени выгорания горючих составляю.:.щих отходящих газов.

Таблица 1

Способ

Показатели

Извест- 1 ный.

Расход отходящих газов, м /ч

14000 14000 14000 14000 14000 14000

7000 7000 7000 7000 7000 7000

Калорийность отходящих газов, ккал/м

400 400 400 400 400 400

18

18

Расход дополнительного воздуха, м /ч

3000 3000 3000. 3000 3000 3000

200 200

2800 2800 2800 2800 2800 2800

1150 1150 1150 1150 1150 1150 о

Температура в топке .С

30

30

30

Время пребывания до ввода, в периферийную зону топки вспомогательного воздуха, с 0,2 0,2 0,2

0,2 0,2 0,2

0,1 0,15 0,2

0 01 0,02

Расход воздуха на смешение с отходящими газами, м /ч

Начальная концентрация частиц сажи в отходящих газах, г/м

Расход вспомогательного топлива (дизельное топливо) кг/ч

Расход воздуха на горение вспомогательного топлива, м /ч

Скорость ввода смеси отходящих газов и воздуха в топку, м/с

Время пребывания до ввода в периферийную зону топки продуктов полного горения вспомогательного топли-: ва, с

Использование изобретения в промышленности позволяет сократить выбросы загрязняющих веществ в атмосфе.ру увеличить производитРльностьc pcT» вующих топочныхустройств в 1,3-1,8 раза.

200 200 200 200

1183783

Способ

Показатели

Извест- 1

HMA

100 100 100

100 100

100

Степень выгорания частиц сажи, %

74 93 95,5 97,5 69

80

80

П р и м е ч а н и е. Расходные параметры приведены к нормальным условиям.

Таблица 2

Извест ный

Показатели

0,1 0,1

0,1 0,1 0,1

100

70

30

100 100

100 100

100

Степень выгорания частиц сажи, %

92 95 5 97

-76

Степень выгорания горючих газовых составляющих,%

Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемого в периферийную зону топки, % Время пребывания до ввода в периферийную зону топки продуктов полного горения вспомогательного топлива, с

Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемых в периферийную зону топки, %

Степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов, %

Продолжение табл 1

Способ з (1 2 4 (5

1183783

Таблица 3

Предлагаемый способ

Показатели

Калорийность отходящих газов, ккал/м

400

350

450

500

100

100. 100

100

100

Степень выгорания частиц саХ

95,5

95,5

97,5

Составитель T. Лепахина .Редактор Н. Данкулич Техред А.Кикемеэей Корректор N. Демчик

Заказ 6254/39 Тираж 525 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

Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемых в периферийную зону топки, Ж

Степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов, Ж

Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4