Способ сжигания топлива
Использование: для ступенчатого сжигания топлива в химической, нефтехимической отраслях промышленности. Сущность изобретения: в зону горения вводят потоки дымовых газов и распыленной воды, а встречно потоку топливовоздушной смеси (ТВС) межьярусно подводят третичный воздух . При этом дымовые газы предварительно смешивают со встречным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над верхним потоком ТВС, доля которого равна 20-25% от общего его количества . Кроме того, расход вторичного воздуха составляет 20 - 25%, а третичного - 8 - 10% or его общего количества. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
C0 Î3 СОЛЕ 1СКИХ сОциАлистических
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799511/06 (22) 01.12,89 (46) 30.08.92, Бюл, ¹ 32 (71) Среднеазиатский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института ис-. пользования газа в народном хозяйстве и подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (72) Л.M,Öèðóëüíèêîâ, Я.И.Соколова, A.À.Ñåíäåðîâè÷, А,X.Èãàìáåðäûeâ, M.M.Ëåвин и А,Г.Гурес (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1229515, кл, F 23 С 11/00, 1984, Авторское свидетельство СССР
N 596176, кл. F 23 D 14/00, 19 r3.
Авторское свидетельство СССР
N 1477977, кл. F 23 С 11/00, 1986.
Изобретение относится к энергетике и предназначено для ступенчатого сжигания топлива в различных огнетехнических установках, в основном для энергетических котлов. печей, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен способ сжигания топлива путем подачи в первую зону горения водомазутной эмульсии и воздуха с коэффициентом избытка а < 1 и отвода продуктов сгорания во вторую зону горения с одновр менной подачей в нее топлива и воздуха с коэффициентом избытка аг > 1. В качестве топлива, подаваемого во вторую зону горения, используют горючий газ.
Известен также способ сжигания топлива путем подачи в зону горения двумя ярусами потоков топливовоэдушной смеси с коэффициентом избытка воздуха в нижнем Ж,,1758336 А1
Наиболее близким техническим решением является способ сжигания топлива . путем подачи в зону горения топливовоздушной смеси (ТВС) двумя спутными ярусными потоками и периферийных им потоков ьторичного воздуха, встречного межъярус« ного подвода третичного воздуха и ввода в зону горения дымовых газов и распыленной воды.
Недостатком данного способа является недостаточно глубокое снижение содержания Вредных примесей в продуктах сгорания.
Цель изобретения — снижение содержания вредных примесей s продуктах сгорания.
1758336
Предлагаемый способ реализуется в топке котла, содержащей корпус 1. горелки нижнего и верхнего ярусов 2 для подачи обогащенной топливовоздушной смеси с а < 1, воздуховоды периферийного вторичного 3 и центрального первичного воздуха 4 для подачи его в горелки 2, шлицы 5 подачи части первичного воздуха спутной струей над верхним потоком ТВС, шлицы 6 подачи встречного межьярусного подвода третичного воздуха, воздуховоды 7 для подачи дымовых газов, воздуховоды 8 для подачи первичного воздуха в шлицы 5, шиберы 9, 10 для регулирования расхода первичного воздуха и рециркулирующих дымовых газов
Использование предлагаемого способа сжигания топлива обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: достигается более глубокое снижение содержания вредных 5 примесей в продуктах сгорания — концентрация оксидов азота — на 85, ПАУ вЂ” на
80 : обеспечивается полнота сжигания топлива, Поставленная цель достигается тем, что 10 в способе сжигания топлива путем подачи в зону горения ТВС двумя спутными ярусными.потоками и периферийных им потоков вторичного воздуха. встречного межъярусного подвода третичного воздуха и ввода в 15 зону горения дымовых газов и распыленной воды, дымовые газы предварительно смешивают с вторйчным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над 20 верхним потоком ТВС, при этом расход вторичного воздуха составляет 20 — 25% от его общего количества. Кроме того, расход третичного воздуха составляет 8 — 1 0%, э отбирэемого первичного воздуха — 20 — 25% от 25 его общего количества.
На фиг, 1 изображена топка котла; на фиг. 2 — изменение концентраций оксидов азота (CNox) (кривые 1 и 2) и потери тепла с химическим недожогом топлива (оз) (кривые 30
3, 4) от долей вторичного воздуха (д2) при . ступенчатОм сжигании газа и мазута с вводом дымовых газов(г= 0,2) (кривые 1,3) и без (r = О) (кривые 2,4); на фиг, 3 — изменение конЦентРаЦий сксиДов азота (CNPx) (кРивые 35
1,2) и потери тепла с химическим недожогом топли" а (оз) (кривые 3,4) от долей дымовых газов (r) при д2 = 0 (кривые 1.3) и при д2 = 0,2 (кривые 2,4); на фиг. 4 — изменение относительных концентраций Б(а)П и других "0
ПАУ (кривая 1) и КПД брутто котла (кривая
2) от количества вводимой влаги (оь) при Oz =
0,2; г=0,2. соответственно, форсунки 11 для впрыска воды.
Пример 1. В топку котла спутными вертикальными потоками подают обогащенную топливовоздушную смесь С а < 1 с рециркулируемыми дымовыми газами через горелки 2 верхнего верхнего и нижнего ярусов. Для этого открывают шиберы 9 и 10 и воздух из центрального потока поступает в шлицы 5, а дымовые газы из воздуховодов
7 — в периферийный вторичный воздух горелок 2, Такая организация подачи топливовоздушной смеси в топку позволяет снизить концентрацию кислорода и температурный уровень в ядре факела, а следовательно, уменьшить генерацию оксидов азота.
Между тем в этой зоне факела образуется большое количество продуктов неполного горения, в том числе ПАУ. Для обеспечения полноты сжигания топлива часть первичного воздуха в количестве 2025 от общего его количества отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над верхним потоком ТВС и 8-10 третичного воздуха навстречу и между топливовоздушными потоками верхнего и нижнего ярусов горелок с фронтовой стенки топки.
Для уменьшения дополнительного образования CNox и особенно Б(а)П и другие
ПАУ, а также оз, в топку котла с помощью водяных форсунок 11 впрыскивают воду (фиг, 4), Ввод влаги при оь < 4% мало влияет на изменение концентраций канцерогенных ПАУ, à при оь > 6 — влияет отрицательно на экономичность работы котла, Пример 2. Приведен способ сжигания топлива в котле ТГМП-204М в режиме номинальной нагрузки и ann = 1,05 при сжигании природного газа. В процессе испытаний измерялись концентрации оксидов азота, ПАУ и продукты хим. недожога топлива.
Результаты испытаний представлены на фиг. 2-4, На фиг. 2 видно, что при подаче воздуха в шлицы 5 над горелками и .при отключенной рециркуляции дымовых газов (r = О) при значении Bz < 0,2 снижения концентраций оксидов азота практически не наблюдается (кривая 2), а продукты химического недожога топлива отсутствуют (кривая 4), При д2 > 0,25 наблюдаются незначительное снижение концентраций оксидов азота и существенное увеличение содержания продуктов химического недожога, приводящее к потере КПД брутто котла при д2 = 0,30 на 2,6 . В диапазоне изменения д2 = 0,2-0,25 снижение концентраций оксидов азота составляет 85-907, при значениях q = 0,3-1.27.
1758336
Ввод рециркулируемых дымовых газов в периферийный вторичный воздушный поток горелки (r = 0,2) приводит к снижению концентраций оксидов азота при äã = 0 на
47, образование продуктов хим.недожога топлива не обнаружено, При значениях д2 >
> 0,25» Bz < 0,2 (r = 0,2) концентрации оксидов азота (кривая 1) уменьшаются незначительно, однако если значения оз при д2 < 0,2 отсутствуют, то при дг> 0,25.наблюдается их значительное увеличение. В диапазоне изменения др = О,?-0,25 и r = 0,2 фиксируется максимальное снижение концентраций оксидов азота, которое составляет 85% при практическом отсутствии продуктов химического недожога топлива, ф>
Результаты испытаний влияния ввода рециркулируемых дымовых газов на концентрации оксидов азота и аз при обычном и ступенчатом сжигании природного газа представлены на фиг. 3, из которой видно, что при обычном сжигании газа (д2 = О) и значениях r = 0,2-0,25 наблюдается максимальное снижение концентраций оксидов азота, которое составляет 47-52% при практическом отсутствии продуктов химического недожога (кривая 1). При значении
0,25 < r < 0,2 влияние рециркуляции дымовых газов на концентрации оксидов азота и оз незначительно. Анализ данных по влиянию рециркуляции дымовых газов на концентрации оксидов азота (кривая 2) и оз (кривая 5) при ступенчатом сжигании газа показал, что при bz =- 0,2 и r = 0 концентрации оксидов азота уменьшаются на 68%: при значениях r < 0,2 снижаются незначительно, между тем концентрации продуктов хим. недожога топлива существенно увеличиваются.
Результаты испытаний, представленные на фиг. 2 и 3, показали, что наиболее эффективным с позиции снижения концентрации оксидов азота является способ подачи 20-25% первичного воздуха в шлицы над горелками 2 и г О. Максимальное снижение Сцох при этом составляет 90%, а эначения оз увеличиваются до 1,2%. Максимальное снижение концентраций оксидов азота без увеличения q наблюдается при подаче дымовых газов в количестве 20-?5
5 от объема продуктов сгорания, предварительно смешав их с вторичным воздухом, количество которого составляет 20-25 от общего его расхода, вводом части первичного воздуха в количестве 20-25% от общего
10 его количества, отобранного до смешения его с топливом, спутной струей над верхними потоками ТВС и подвода встречно TBC между ярусами третичного воздуха в количестве 8-10% от общего его воздуха.
15 В этом случае максимальное снижение концентраций оксидов азота составит- 85% при практическом отсутствии продуктов хим.недожога топлива, а наблюдаемый при таком способе сжигания природного газа
20 рост концентраций ПАУ при впрыске влаги в топку в количестве не более 6 от расхода топЛива прекращается. Кроме того при впрыске воды инициируются процессы разрушения образовавшихся ПАУ, 25
Формула изобретения
1. Способ сжигания топлива путем подачи в зону горения топливовоздушной смеси двумя спутными ярусными потокамл и
30 периферийных им потоков вторичного воздуха, встречного межъярусного подвода третичного воздуха и ввода в зону горения дымовых газов и распыленной воды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения
35 содержания вредных примесей в продуктак сгорания, дымовые газы предварительно смешивают с вторичным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей нэд
40 верхним потоком топливовоздушной смеси, при этом расход вторичного воздуха составляет 20 — 25% от его общего количества.
2, Способ по п..1, о тл и ч а ю шийся тем, что расход третичного воздуха состав45 ляет 8 — 10%, а отбираемого первичного воздуха — 20 — 25% от его общего количества.
1758336
/Ф
1758336
1758336
Д аю/
Составитель И. Кутула
Редактор И. Касарда Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль
Заказ 2985 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101
