Способ опыления пламенных печей

 

Изобретение относится к металлургической промышленности и к отраслям , предприятия которых оснащены парком высокотемпературных печей. Цель изобретения - снижение окислов азота в печи. Это достигается путем создания акустического поля в звуковом диапазоне с частотой 1000-4000 Гц и удельной мощностью 0,2-0,3 Вт/м . Наличие акустического поля приводит к снижению количества атомарного кислорода , идущего на образование оксидов азота, что позволяет более полно сжигать горючие составляющие. 1 табл. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3

„„SU„„1629324 (51/5 С 21 С5 38 5 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 461190 1/02 (22) 18,08.88 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà и Всесоюзный научно-исследбвательский и проектно-конструкторский институт металлургической теплотехники цветной металлургии (72) В.Г.Лисиенко, Ю.Г.Ярошенко, Н.И.Кокарев, Г.В.Воронов, С.П.Селиванов, Г.Ф,Стрижов, О.Н.Багров, А.В.Миронов, Ю. M. Абз апов, В. Г. Тюлебаев и К.Е.Кудря (53) 628.512 (088.8) (56) Труды американского общества инженеров-механиков. — Энергети) ческие машины и установки. 1971, ¹ 3, с ° 1-9.

Изобретение относится к отраслям народного хозяйства, имеющим пламенные промышн печи, в частности к обжиговым, воз гоночным, плавильным и другим печам, которые являются крупными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

Цель изобретения — снижение оксидов азота в печи.

Способ заключается в том, что в рабочем пространстве печи с помощью газоструйных излучателей создается акустическое поле в звуковом диапазоне частот 1000-4000 Гц при удельной мощности 0,2-0,3 Вт/м

При горении топлива образуется оксид азота (NO) все остальные оксиды азота являются производными от NO u объединяются общей формулой NO .

2 (54) СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ ПЛАМЕННЫХ ПЕЧЕИ (S 7) Изобретение относится к металлургической промышленности и к отраслям, предприятия которых оснащены парком высокотемпературных печей.

Цель изобретения — снижение окислов

I азота в печи, Это достигается .путем создания. акустического поля в звуковом диапазоне с частотой 1000-4000 Гц и удельной мощностью 0,2-0,3 Вт/м

Э

Наличие акустического поля приводит к снижению количества атомарного кислорода, идущего на образование оксидов азота, что позволяет более полно сжигать горючие составляющие.

1 табл, Реакцию образования окиси азота можно записать следующим образом: и +О 2ЙО (1)

В результате реакции энтропия системы не меняется, поэтому и образуется NO а не другие оксиды азота.

Данная реакция сипьно зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше равноьесие смещается вправо: при 200 С образуется 0,617 NO; при 3200 С образуется 4,48K NO; при 4200 С образуется 10,0X NO.

В процессе горения в пламени возникают пульсации температуры, которые приводят к увепичению скорости химической реакции (i ) .

1629324

В зоне горения топлива температура может достичь от 2000 до 3500 С.

Данные температуры зависят от степени обогащения воздуха кислородом.

При быстром снижении температуры фа5 кела равновесие реакции (1) смещается влево, Хорошо перемешанная смесь сжигается вблизи головки горелки.

Чтобы реализовать такие условия, соз- О дают тонкий плоский факел, его излучающая поверхность при этом максимальна, а температура по длине и сечению факела быстро падает, Факел указанной формы обеспечивает снижение времени пребывания азота и кислорода в зоне высоких температур.

Взаимодействие акустического поля с пламенем приводит к уменьшению пуль- 20 саций температуры, а следовательно, и к уменьшению концентрации атомарного кислорода, что снижает концентрацию в продуктах сгорания.

Эксперименты по определению влия- 25 ния акустического поля на снижение концентрации NO в продуктах сгорания проводят на высокотемпературных пламенных печах, в которых температура в рабочем пространстве печи находится 30 в пределах 1800-2200 К.

Б ходе экспериментов изучают влияние на образование ИО мощности и частоты звука, удельная мощность акустического поля, создаваемая в рабочем пространстве печи, лежит в интервале О, 1-0,6 Вт/м .

Наиболее существенное уменьшение

N0 наблюдается в диапазоне мощностей

3 звука, равных 0,2-0,3 Вт/м . Дальней- 10 шее повышение мощности приводит лишь к незначительному снижению NO. Снижение содержания NO при воздействии акустических полей мощностью О, 2О, 3 BY /м, т. е. "скачок эффективноси ти, связано с подавлением пульсаций температуры, что обеспечивает снижение оксидов азота в продуктах сгорания. Что касается меньших мощностей звука (0 1-0,2 Вт/м ), то их недостаточно для подавления пульсаций, имея ввиду повышенную вязкость газа при высоких температурах. Мощности звука более 0,3 Вт/м не могут привести к еще большему снижению пульсаций температуры, так как пульсации. уже подавлены, поэтому подвод дополнительной энергии (более О, 3 Вт/м ) нецеле со обр аз ен.

Акустическое поле способствует снижению пульсаций температуры в пламени, понижению энтропии всей системы, что приводит к смещению равновесия реакции (1) влево.

Наличие акустического поля приводит к снижению количества кислорода, идущего на образование оксидов азота, что дает возможность к более полному сжиганию горючих составляющих.

При мощности менее 0,2 Вт/м эф 9 фективность подавления образования

МОx не превышает 107. При мощности

0,2-0,3 Вт/м эффективность подавления образования NOW составляет 467.

При увеличении мощности (более

0,3 Вт/м ) эффективность подавления образования МО„ более 502, однако, при этом значительно возрастает уровень шума на рабочей площадке (100 дБ), что не допустимо по правилам техники безопасности и санитарным нормам.

Конструкция газ оструйного излучателя, работающего в диапазоне частот

1000-4000 Гц, проста в изготовлении.

При увеличении частоты звука (f) более 4000 Гц необходимо увеличить мощность излучателей, так как снижается проникающая способность звука на высоких частотах пропорционально 1

При понижении частоты звука можно использовать излучатели меньшей звуковой мощности для получения удельной мощности 0,2-0,3 Вт/м, однако, 3 такие излучатели имеют более сложную конструкцию и обладают низким

КПД. Поэтому для создания той же звуковой мощности нужно затратить в

1,5 раза больше энергии, чем для соз" дания звуковой мощности в области частот. 1000-4000 Гц.

Благодаря наличию акустического поля указанной характеристики в рабочем пространстве печи создаются условия, при которых процессы образования оксидов азота замедляются и протекают не в полной мере. При этом образование NOy уменьшается íà 46Х.

Предлагаемый способ опробовывают

1 на мартеновских печах. Одна мартеновI ск ая печь в обычном режиме работы выбрасывает в атмосферу до 1,0-2,5 т, оксидов азота в сутки.

В головках мартеновской печи устанавливают газоструйные излучатели, рабочим газом для которых служит ко прессорный воздух давлением до

Подавление, 7, за счет изменения коэффициента расхода воздуха

Под авл ение, Ж, за счет быстрого снижения температуры факела

Подавление, Х, за счет энергии акустического поля при удельной мощности, Вт/м З

0,9 1 1,1

Ов15-0 2 0 2 0 3 0 3

14 До 20 До 20

До 20

40-46 50

8-10

Составитель В. Гранберг

Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай

Редактор Н. Гунько

Заказ 410 Тираж 399 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

5 1629324 6

0,6 МПа. При работе газоструйных из- В таблице приведены данные по получателей уровень шума в печи 130- давлению образования оксидов азота.

140 дБ, что соответствует удельной мощности 0,2-0,3 Вт/м . Акустическое Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я поле создается в звуковом диапазоне 5 Способ отопления пламенньас печей, частотой 1000-4000 Гц. При этом уро- включающий подачу в печь топпива и вень шума на рабочей площадке в пре- окисления, сжигание топлива в факеле делах 80-86 дБ, что соответствует при пониженной температуре, о т л итребованиям техники безопасности и ч а ю шийся тем, что, с целью

10 санитарным нормам. Практически сред- снижения окислов азота в печи, в фанее содержание оксида азота в дымо- келе создают акустическое поле в say I вых газах, выбрасываемых в атмосферу, ковом диапазоне частот с удельной снижается на 46 . мощностью 0,2-0,3 Вт/м ..