Устройство для дожигания сбросных газов

 

Использование: в металлургической, химической, электротермической промышленности для обезвреживания отбросных газов, выделяющихся, в частности, при обжиге кирпичей (футеровки) и других керамических изделий. Сущность: устройство для дожигания сбросных газов содержит инжектор, патрубок для подвода сбросных газов, смеситель, горелочный тонель и камеру дожигания. Инжектор снабжен аксиальной цилиндрической вставкой с насадком и газовым соплом, расположенным внутри вставки. Горелочный тонель выполнен в виде диффузора, примыкающего к инжектору, имеющего длину 8 - 20 калибров диаметра смесителя и выходящего расширяющейся частью в камеру дожигания. 1 ил.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано в металлургической, химической, электротермической промышленности для обезвреживания отбросных газов, выделяющихся, в частности, при обжиге кирпичей (футеровки) и других керамических изделий.

Известен способ сжигания сбросных газов и устройство для его осуществления, в котором устройство для сжигания сбросных газов содержит инжектор (диффузор) с патрубком для подвода воздуха к его воздушному насадку, патрубок подвода сбросного газа к инжектору (диффузору), смеситель, камеру смешения и горелочный тоннель.

Реакционная смесь, оптимальная для полного дожигания горючих газов, должна обладать запасом тепловой энергии, обеспечивающей температуру факела при сжигании не ниже 1000-1300^оС при избытке кислорода от стехиометрического соотношения не ниже 10-12% в области дожигания трудносгораемых газов.

Получить указанные параметры реакционной смеси посредством воздушного инжектора практически невозможно, так как при создании необходимого избытка кислорода температура сжигания получается заниженной, а при высокой температуре факела содержание избыточного кислорода недостаточно.

Цель изобретения дожигание горючих газов.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее инжектор, патрубок для подвода сбросных газов, смеситель, горелочный тоннель и камеру дожигания, дополнительно снабжено патрубком подвода кислорода, а инжектор снабжен оксиальной цилиндрической вставкой с насадком и газовым соплом, расположенным внутри вставки. Горелочный тоннель выполнен в виде диффузора, примыкающего к инжектору, имеющего длину 8-20 калибров диаметра смесителя и выходящего расширяющейся частью в камеру дожигания. Снабжение устройства патрубком подвода кислорода позволяет иметь в процессе дожигания требуемые значения избытка кислорода и уровень температуры (так как газы не балансируются азотом воздуха, потребляющим тепло на нагрев). Поток кислорода, нагнетаемый через патрубок в инжектор, делится цилиндрической вставкой с насадком на две части, одна из которых рассчитана на сжигание дополнительного топлива в оптимальном соотношении, а другая на дожигание газов.

Если, к примеру, в качестве дополнительного топлива используется природный газ, то указанное разделение потока позволяет сжигать топливо с образованием высокотемпературного факела с температурой выше 2000^оС, расположенного по оси расширяющегося горелочного тоннеля, выполненного в виде диффузора длиной 8-20 калибров смесителя инжектора. Энергия другой части кислорода, истекающей в круговую щель между горелочным тоннелем и вставкой, используется для инжектирования сбросных газов, в результате чего образуется смесь кислорода и сбросных газов при содержании кислорода более 12% При движении вдоль стенок горелочного тоннеля смесь воспринимает излучение высокотемпературного факела, контактирует с разогретыми до температуры 1000-1300^оС стенками горелочного тоннеля. В результате уже в самом начале горелочного тоннеля начинается сжигание горючих углеводородов, в том числе трудносжигаемых.

Стенки горелочного тоннеля разогреваются как за счет излучения из камеры дожигания, которая поддерживается разогретой до температуры 1000-1300^оС расходом дополнительного топлива, так и излучением от осевого факела, имеющего температуру выше 2000^оС. На стенках горелочного тоннеля происходит дожигание сбросных газов. Минимальная длина диффузора 8 калибров смесителя обусловлена окончанием процесса смешения, известного из теории расчета инжекторов. Максимальная длина в 20 калибров обусловливает окончание процесса дожигания, в том числе трудносгораемых газов, например бензпирена, до углекислоты и воды. Для улучшения дожигания стенки горелочного тоннеля целесообразно выполнять из материалов, обладающих каталитическими свойствами, например из спеченных окиси алюминия и хрома.

На чертеже изображено устройство для дожигания сбросных газов.

Устройство состоит из инжектора 1, имеющего подводы воздуха 2, кислорода 3, а также сбросных газов 4 с регулирующими клапанами 5, 6, 7. Инжектор 1 имеет смеситель 8 и снабжен цилиндрической вставкой 9 с насадком 10 и газовым соплом 11. Между инжектором и насадком образуется кольцевая щель 12. К инжектору примыкает горелочный тоннель 13, выполненный в виде диффузора 14 длиной 8-20 калибров диаметра 15 смесителя 8, с выходом расширяющейся части диффузора 14 в камеру 16 дожигания. Стенки 17 диффузора 14 выполнены из материала, обладающего каталитическими свойствами.

Устройство работает следующим образом.

Камера 16 дожигания предварительно разогревается до температуры 1000-1200^оС посредством сжигания вспомогательного топлива в воздухе (преимущественно), подающихся через газовое сопло 11, вставку 9 и инжектор 1 соответственно. Количество воздуха устанавливают в оптимальном соотношении к вспомогательному топливу, регулируя его расход клапанами 5 и 6, при необходимости подмешивая к воздуху кислород для достижения необходимой температуры. Одновременно с прогревом камеры дожигания происходит разогрев стенок 17 диффузора 14 так, что фронт начала горения приближается к инжектору 1 на расстояние 3-5 калибров диаметра 15 смесителя 8 (увеличивая для приближения факела долю кислорода на сжигание топлива посредством клапана 6). В результате излучения от факела и от разогретой камеры 16 дожигания стенки 17 диффузора 14 прогреваются до температуры не менее 1000-1300^оС, а затем посредством клапана 7 открывают доступ к инжектору 1 сбросных газов через патрубок 4. Одновременно прерывают подачу воздуха клапаном 5, используя кислород, истекающий через насадок 10 для сжигания вспомогательного топлива, а кислород, истекающий через кольцевую щель 12 для инжекции и сжигания сбросных газов. Последние протягиваются через патрубок 4, попадают в смеситель 8, далее в диффузоре 14 постепенно перемешиваются кислородом. Для полного усреднения смеси достаточна длина, равная 8 калибром диаметра 15 смесителя 8. Стенки 17 диффузора 14 разогреты до температуры 1000^оС уже на расстоянии 5 калибров диаметра 15 смесителя, и на них начинает происходить дожигание горючих газов при большом избытке кислорода. Далее степень дожигания возрастает, так как заканчивается смешение, и возрастает температура стенок 17 диффузора 14 как минимум до 1300^оС от горения кислородного факела вспомогательного топлива, сжигаемого в оптимальном режиме посредством отделения необходимой части кислорода от полного количества вставкой 9 с насадком 10. Таким образом, на стенках 17 диффузора 14 создаются все условия для дожигания горючих газов, а именно температура 1300^оС, избыток кислорода более 12% и материал стенок 17, обладающий каталитическими свойствами. Экспериментально установлено, что на длине диффузора 14, равной 8-20 калибрам диаметра 15 смесителя 8 сжигание горючих составляющих происходит полностью (в том числе бензпирена со степенью 99,98%).

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее инжектор, патрубок для подвода сбросных газов, смеситель, горелочный тоннель и камеру дожигания, отличающееся тем, что устройство снабжено патрубком подвода кислорода, а инжектор снабжен аксиальной цилиндрической вставкой с насадкой и газовым соплом, расположенным аксиально внутри вставки, причем горелочный тоннель выполнен в виде диффузора, примыкающего к инжектору, имеющего длину 8 - 20 калибров-диаметров смесителя и выходящего расширяющейся частью в камеру дожигания.

РИСУНКИ

Рисунок 1