Инжекционная горелка и способ ее работы

 

Изобретение относится к сжиганию горючих газов и м.б. использовано в химической промышленности. Изобретение позволяет снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания . Горючий газ, истекая из сопла 4, подсасывает первичный воздух (В) в инжектор 7 и разгоняет его, В участке (У) 8 происходит сжатие потока (П), В цилиндрическом У 9 делителем 10 П разбивается на две части, Одна из них поступает через калиброванное отверстие 11 в трубу 6, Другая часть проходит по кольцевому зазору между делителем 10 и У 9, подсасывая вторичный В. Расход последнего регулируется посредством регулятора 3, Подбором соотношения между диаметром трубы 6 и диаметром с (/) N9 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) др 4 F 23 D 14/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3958075/24-06 (22) 23.09.85 (46) 07.02,87, Бюл. ¹ 5 (72) 3. А. Гудымов, В. П. Семенов, В. Г. Федотов, B. И. Бродин, Б. Н. Родионов, Г. И. Кожемекайтис, 3, Ю. Миляускас, К. Б, Юцис и И. Ю. Сирвидис (53) 662,951.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 817380, кл. F 23 D 14/04, 1979. (54) ИНЖЕКЦИОННАЯ ГОРЕЛКА И СПОСОБ

ЕЕ РАБОТЫ (57) Изобретение относится к сжиганию горючих газов и м,б, использовано в химической промышленности, Изобретение позволяет снизить содержа ние окислов азота в продуктах сгорания, Горючий газ, истекая из сопла

4, подсасывает первичный воздух (В) в инжектор 7 и разгоняет его, В участке (У) 8 происходит сжатие потока (П) . В цилиндрическом У 9 делителем 10 П разбивается на две части.

Одна из них поступает через калиброванное отверстие 11 в трубу 6.

Другая часть проходит по кольцевому зазору между делителем 10 и У 9, подсасывая вторичный В. Расход последнего регулируется посредством регулятора 3. Подбором соотношения между диаметром трубы 6 и диаметром

1288447 отверстия 11 добиваются того, что скорости истечения центрального и периферийного П смеси на выходе одинаковы. При этом перемешивание Л затягивается, и максимальная т-ра факела падает, Для поддержания реИзобретение относится к инжекционным горелкам и может быть использовано в химической промышленности для сжигания горючих газов, например, в трубчатых печах крупнотоннажных производств аммиака, Целью изобретения является снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания, На чертеже представлена горелка, продольный разрез.

Горелка содержит корпус 1.с конфузорным выходным участком 2, регу-. лятор 3 расхода вторичного воздуха, аксиальное газовыдающее сопло 4, подводящий патрубок 5, центральную трубу 6, инжектор 7 с диффузорным 8 и цилиндрическим 9 участками, делитель 10 потока с калиброванным отверстием 11, Горелка работает следующим образом, Горючий гаэ по патрубку 5 подают в сопло 4, истекая из которого он подсасывает первичный воздух в инжектор 7 и разгоняет его, В диффузорном участке 8 происходит сжатие потока при уменьшении его скорости.

В цилиндрическом участке благодаря делителю 10 поток разбивается на две части: через калибровочное отверстие 11 в центральную трубу 6 направляется определенная часть потока, которая истекает из нее с необходимой скоростью; другая часть проходит через кольцевой зазор между делителем 10 и цилиндрическим участком 9, подсасывая вторичный воздух, расход которого регулируется регулятором 3. Газовоздушная смесь истекает из конфузорного участка 2 в топочное пространство, С помощью подбора соотношения между жима с минимальным выходом окислов азота необходимо поддерживать коэффициент избытка воздуха в центральном потоке, равным 0,2-0,3, а в периферийном — 0,5-0,6, 2 с,п, ф-лы, 1 ил„ 1 табл. внутренним диаметром центральной трубы 6 и диаметром калиброванного отверстия 1 1 можно добиться того, что вполне определенная часть пер5 . вичной rазовоэдушной смеси истекает из центральной трубы 6 со скоростями, равными скорости истечения вторичной газовоздушной смеси из конфузорного участка 2. При этом

10 перемешивание потоков затягивается, 6 а максимальная температура факела падает, что приводит к снижению содержания окислов азота в продуктах l5 сгорания.

Для поддержания режима с минимальным выходом окислов азота необходимо поддерживать коэффициент избытка воздуха в центральном потоке о,= 0,2 - 0 3 и периферийном потоке о = 0,5 — 0,6.

Величина о, определяется опасностью сажевыделения — при уменьшении возможно выпадение сажи, Причем нижний. предел К,, 0,2 - для горючего газа с малым содержанием высших углеводородов; верхний предел с = 0,3 — для газа с большим содержанием высших углеводородов, Величина М определяется опасностью проскока пламени внутрь горелки.

Причем нижний предел (С = 0,5 — для газа, обогащенного водородом, верхний cd = 0,6 - для газа с низким, содержанием водорода или его отсут35 ствием, Пример. По соплу 4 ф 9 мм подается природный газ с малым содержанием высших углеводородов. Дав40 ление перед соплом 4 поддерживается 1 ати, расход газа составляет при этом 100 нм /ч, Природный газ

3 подсасывает первичный воздух в количестве 200 нм /ч (что соответз

1288447

Горелка

Общий коэффициент из бытка воэБазовый объект доа= 0

ИзвестПредлагаемая духа на горелку оьы, ная

Ы. =0,2

М, =0,6, д(а =0,4

g, =0,5, а, =0,3, hot =0,2

0,005 0,005

0,005

0,005

0,8

0,15

0,16

1,0

0,12

0,08

0,23

1,2

0,27

0,19

0,11

0 20

0 15

0 22

0 09 ствует с6, = 0,21) разгоняет его в инжекторе 7 и .сжимает до давле.ния 285 мм вод, ст. Половина газовоздушного потока в количестве

150 нм /ч (при = 0,21) поступает через калиброванное отверстие 11 (jf 23 мм в центральную трубу 6 с внутренним диаметром 40 мм и исте° кает из нее со скоростью 35 м/с в топочное пространство. Вторая полоУ вина подсасывает еще 200 нм /ч вторичного воздуха, при этом с =

0 6. Вторичная газовоздушная

° ° э сме сь в количе стве 350 нм /ч и стекает из конфузорного участка 2 с выходным сечением Ф 75 мм со скоростью 35 м/с. Недостающий воздух подается либо за счет разрежения в топке, либо принудительно — вентилятором через воздушную фурму (не показана), также со скоростью

35 м/с. Таким образом, получается три концентричных потока с постепеиным перемешиванием и относительно невысокой максимальной температурой факела, что приводит к снижению содержания окислов азота в продуктах сгорания. Во всех случаях нужно придерживаться максимально возможного значения дод = о . - М., при

К,< 1 и о а1, В качестве базового объекта принято горелочное устройство полного предварительного перемешивания.

Результаты сравнения приводятся в таблице (содержание NO в объемных процентах).

Как видно иэ таблицы, при работе .на избытках воздуха ц, порядка 1, 2 (обычно применяемых при сжигании газов в химической промышленности) возможно снижение содержания окислов азота в продуктах сгорания в 1,5 при неблагоприятных условиях (горючий газ содержит много высокомолекулярных углеводородов и большое количество водорода) и в 2,5 раза при благоприятных условиях (горючий газ содержит мало высокомолекулярных углеводородов при низком содержании

10 водорода).

Формула изобретения

1 ° Инжекционная горелка, содержащая корпус с конфузорным выходным участком и регулятором расхода воз-! духа на входе, аксиальное газовыдающее сопло и центральную трубу, размещенную в корпусе, о т л и ч а ю—

20 щ а я с я тем, что, с целью снижения содержания окислов азота в про-, дуктах сгорания, между гаэовыдающим соплом и трубой в корпусе дополнительно установлен инжектор с диффузорно-цилиндрическим выходным участком, а труба со стороны инжектора снабжена кольцевым делителем потока треугольного профиля, направленного вершиной в сторону сопла, 30 2, Способ работы инжекционной горелки путем создания центрального и периферийного потоков газовоздушной смеси, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания, укаэанные потоки создают путем разделения общей газовоздушной струи, причем в центральном потоке поддерживают коэффициент избытка воздуха

4р о равным 0,2 — 0,3, а в периферий" ном потоке — 0,5 — 0,6.