Устройство для дожигания отбросных газов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОТБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее теплоизолированный корпус с входным и выходным патрубками и горелку с уголковыми стабилизаторами горения, расположенную в плоскости, перпендикулярной оси камеры горения, и перекрывающую все ее сечение, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа. оно снабжено размещенными в теневой зоне уголковых стабилизаторов горения патрубками с отверстиями, ориентированными по длине уголков, причем расстояния L между встречными отверстиями смежных патрубков равны L Loexp(-Q,Wb (г(-)«-7; gd К - коэфффициент, учитывающий влияние стенки; dг - диаметр газового сопла; Wi- скорость истечения топливного газа; We.- скорость набегающего потока возi духа. 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, (Л что, с целью увеличения диапазона регулирования производительности, патрубки смежных уголковых стабилизаторов горения расположены в щахматном порядке. ГчЭ 05 00 00 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (594 F23G706

1. 3

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

L = 1оел.р(— 0,1Кь), ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3854295/29-33 (22) 20.11.84 (46) 07.11.86. Бюл. № 41 (72) Е. Н. Андрусенко, И. Г. Исаков, Е. В. Еньков и В. А. Шейко (53) 628.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1015190, кл. F 23 G 7/06, 1982.

Хмыров В. И., Фисак В. И. Термическое обезвреживание промышленных газовых выбросов.— Алма-Ата: Наука, 1978, с. 102. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОТБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее теплоизолированный корпус с входным и выходным патрубками и горелку с уголковыми стабилизаторами горения, расположенную в плоскости, перпендикулярной оси камеры горения, и перекрывающую все ее сечение, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа, „„Я0„„1268886 оно снабжено размещенными в теневой зоне уголковых стабилизаторов горения патрубками с отверстиями, ориентированными по длине уголков, причем расстояния L между встречными отверстиями смежных патрубков равны где Lp = 25Kdг(— -) " ;

ДДг

К вЂ” коэфффициент, учитывающий влияние стенки;

Ь вЂ” диаметр газового сопла;

W. — скорость истечения топливного газа;

W — скорость набегающего потока воздуха.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования производительности, патрубки смежных уголковых стабилизаторов горения расположены в шахматном порядке.

1268886

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является увеличение степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа, а также увеличение диапазона регулирования производительности.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — — график зависимости длины факела от скорости воздушного потока; на фиг. 4 — пример выполнения устройства.

Устройство для дожигания отбросных газов состоит из теплоизолированного корпуса 1, имеющего патрубок 2 для входа отбросных газов и патрубок 3 для вывода обезврежен ных газов. В нутр и корпуса 1 расположена горелка для сжигания топливного газа, например природного. Горелка состоит из газоподводящих труб 4 с патрубками 5, имеюгцими отверстия 6 для истечения топливного газа. В каждом патрубке 5 выполнены два отверстия, из которых тoIlJIHBHblH газ истекает во взаимно противоположных направлениях. Патрубки 5 снабжены уголковыми стабилизаторами 7 горения, расположеHHblMH относительно друг друга с зазорами для прохождения отбросного газа, причем отверстия в патрубках 5 расположены в теневой зоне стабилизатора. Внутренний объем корпуса 1 между горелкой и выходным патрубком 3 образует камеру 8 горения.

Устройство работает следующим образом.

Отбросный газ, содержащий токсичные органические примеси, подается через патрубок 2 и далее проходит через зазоры между уголковым и стабилизаторами горения. За уголками стабилизаторов, представляющими собой тела плохо обтекаемой формы, образуются теневые зоны, внутри которых располагаются вихревые потоки. В теневые зоны вводится топливный газ, который устойчиво сгорает в широком диапазоне расходов топлива и отбросного газа, причем продукты горения топливного газа интенсивно смешиваются с отбросным газом. В результате смешения отбросный газ повышает свою температуру, и вредные органические примеси сгорают. В камере 8 горения сгоревшие газы некоторое время выдерживаются и через патрубок 3 удаляются в атмосферу.

Основной узел предлагаемого устройства для дожигания — уголковый стабилизатор, в теневой зоне которого выполнены патрубки с газовыми соплами, ориентированными по длине уголков. Сопла направлены навстречу друг другу. Для предотвращения пало>кения газовых факелов встречных сопел, приводящего к неполному сгоранию топлива, расстояние между последними не должно быть меньше двойной длины факела Еф при максимальной нагрузке, т. е.

L = 21.ф

Длина свободного диффузионного газового факела определяется формулой Левченко у 2 г )о,1т г gпг

1О где Lф — длина факела, м;

dr — диаметр газового сопла, м;

Wz — скорость истечения газа, м/с;

g — ускорение силы тяжести, м/с;

К вЂ” коэффициент, зависящий от рода газа (для природного газа К=1,5).

В то же время, если факел распространяется вдоль какой-либо поверхности, его длина существенно зависит от расстояния между осью газового сопла и данной поверхностью.

При уменьшении расстояния между газовой струей и стенкой длина факела возрастает, что связано с уменьшением поверхности турбулентного обмена струи с окружающей средой. В таких случаях рекомендуется рассчитывать длину газового факела по формуле, аналогичной формуле Левченко, но включающей коэффициент К, учитывающий влияние стенки

2 Ф 25 (+ r )опт

Я г (для природного газа)

При расстоянии С до стенки, равном 5, 10, 20, 30, 40 и 60 мм, коэффициент К равен

1,2, 1,16, 1,09, 1,05, 1,02 и 1,0 соответственно.

Кроме этого, на длину газового факела, распространяющегося вдоль тыльной стороны стабилизатора, оказывает влияние воздушный поток, набегающий на стабилизатор.

При увеличении скорости набегания возрастает разрежение в теневой зоне стабилизатора, что вызывает интенсификацию циркуляционных течений и, как следствие, уменьшение длины факела.

/-ф = Loexp(— 0,1 Wo), у2 0,17

55 где Lo = 25К() dг

gdr

Фь — скорость воздушного потока, м/с.

4> Проведенные исследования позволили определить зависимость длины газового факела от скорости набегающего потока воздуха (фиг. 3, диаметр газового сопла

dp= 1 мм, скорость истечения газа 24,2 м/с)Математическая обработка опытных дан5Q ных дает следующую зависимость для определения длины газового факела в теневой зоне уголкового стабилизатора

1268886

Количество сопел

35

1 во ч

В 6о

В ж

Пример расчета выполнения конкретного устройства (фиг. 4). Исходные данные: расход вентвыброса 6 2000 нм /ч; коэффициент избытка воздуха а 2,0; топливо — природный газ; диаметр газовых сопел dr 4,0 мм; давление природного газа Рг 600 мм вод. ст.; скорость воздушного потока, W> 10 м/с; давление воздуха Р> 10,0 мм вод. ст.

Расход природного газа — — — нмз/ч а Х9,81 где 9,81 — количество воздуха, необходимое для сжигания 1 м газа с а=1,0.

Расход газа через одно сопло д 3600X ñXð — — — — "-4,43 нм/ч, Х99,8 Х Р .

0,784 где f, — площадь газового сопла, м, ц = 0,8 — коэффициент расхода;

9,8 — ускорение силы тяжести, м/с, 0,784 в плотность газа, кг/нм .

20 и = — = 23.

0

Приняв расстояние от оси газового corlJIa до поверхности уголкового стабилизатора

С = 20 мм, определяют длину факела по формуле

1-ф = 1-оехр(— 0,1 В ь), у 2 где Lo = 25К(— - ) "д г, 9,8 dr т. е. Lo = 0,97 м; 1.ф = 0,36 м.

Площадь воздушных щелей / = 0,056 м.

Принимают длину одного уголкового стабилизатора l = 1,6 м и размещают в теневой его зоне четыре газовых сопла, тогда количество стабилизаторов m = 6, а зазор между ними h = 7 мм.

Расстояние между смежными патрубками L= 0,36 м.

Более интенсивное смесеобразование продуктов горения топливного газа с отбросным газом достигается в результате истечения топливного газа вдоль уголкового стабилизатора горения и образования вторичных вихревых зон вокруг истекающих струй топливного газа. Одновременно упрощается конструкция горел очного устройства.

С целью увеличения диапазона регулирования производительности устройства для дожигания отбросных газов газовые патрубки смежных уголковых стабилизаторов расположены в шахматном порядке, при этом достигается более полное перекрытие горящими факелами топливного газа всего поперечного сечения камеры горения при малых расходах топлива, способствующее улучшению смесеобразования.

Интенсивное смешение отбросного газа с продуктами горения топливного газа и наличие вихревых зон за уголковыми стабилизаторами горения позволяют производить процесс обезвреживания при более низких температурах в топочном пространстве, результатом чего является уменьшение расхода топливного газа на процесс обезвреживания.

1268886

Составитель Т. Лепахнна

Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 6017/39 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4