Способ сжигания органического топлива

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельных агрегатах и обеспечивает снижение концентрации окислов азота, углеводородов, окиси углерода, сажи в дымовых газах и повышение КПД котла. Сжигание органического топлива осуществляют путем его смешения с частью воздуха (первичного воздуха), создания вертикального факела и подачи остального воздуха (вторичный воздух) в верхнюю часть факела, причем через раскаленный слой топлива пропускают часть дымовых газов (газы рециркуляции). Новым в способе является то, что нагревание слоя топлива до температуры восстановления дымовых газов углеродом топлива осуществляют за счет теплоты сгорания части топлива, при этом доля первичного воздуха обеспечивает только поддержание реакции восстановления дымовых газов углеродом топлива путем окисления части топлива. Горючие газообразные продукты восстановления сжигают в среде остальной части воздуха (вторичного воздуха). 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельных агрегатах.

Известен способ рециркуляции дымовых газов (а.с. SU 1509575 А1, МПК F 23 С 9/08, 1987. Способ рециркуляции дымовых газов и система для его осуществления) при сжигании газообразного топлива в котле путем отбора части газов после конвективных поверхностей котла и перепуска их в топку, причем в процессе перепуска газы охлаждают путем контакта с теплообменными поверхностями. Уменьшение температуры рециркуляционных газов ниже температуры точки росы позволит снизить интенсивность образования окислов азота, а утилизация тепла сконденсированного пара увеличить КПД котла на 0,5%. Однако охлаждение дымовых газов ниже температуры точки росы приведет к образованию кислот на поверхности теплообмена и быстрому их разрушению. С другой стороны, простой ввод дымовых газов в зону горения будет способствовать увеличению потерь с химическим недожогом и тем самым уменьшению КПД котла (см. Сигал А.И. Повышение эффективности рециркуляции газов как метод снижения выбросов оксидов азота в котельных установках //Промышленная энергетика. - 1997. - 2. - С. 45-47).

В качестве прототипа принимаем а. с. SU 1456699 А1, МПК F 23 С 7/00, 1987. Способ сжигания топлива. Способ сжигания топлива реализуется путем его смешения с частью воздуха (80...85% стехиометрического количества). Дожигание топлива осуществляется путем подачи остального воздуха через сопла острого дутья. В этом случае температура горения топлива снижается, что способствует снижению концентрации окислов азота.

Основным недостатком прототипа является то, что данный способ сжигания топлива не способствует увеличению КПД котла, так как количества подведенного и полезно используемого тепла в котле остаются неизменными.

Цель изобретения - снижение концентрации окислов азота, углеводородов, окиси углерода, сажи в дымовых газах и повышение КПД котла.

Суть изобретения состоит в том, что сжигание органического топлива осуществляют путем его смешения с частью воздуха (первичный воздух), создания вертикального факела и подачи остального воздуха (вторичный воздух) в верхнюю часть факела, отличающееся тем, что часть дымовых газов (газы рециркуляции) отбирают после конвективных поверхностей котла, пропускают сквозь слой (объем) топлива, нагретого теплотой сгорания части топлива до температуры восстановления дымовых газов углеродом топлива, сжигают горючие газообразные продукты восстановления в среде вторичного воздуха, причем доля первичного воздуха обеспечивает только поддержание реакции восстановления дымовых газов рециркуляции углеродом топлива путем окисления части топлива. Сжигание топлива осуществляют в две стадии. Первая стадия состоит в смешении топлива с частью воздуха (первичный воздух), достаточного только для разогрева топлива, при этом часть топлива горит, создавая вертикальный факел. Через раскаленный слой (объем) остального органического топлива пропускают часть дымовых газов, отбираемых после конвективных поверхностей котла. В отсутствии кислорода раскаленный углерод топлива восстанавливает двуокись углерода и водяной пар дымовых газов до водорода и окиси углерода. Вторая стадия процесса горения состоит в сжигании восстановленного газообразного топлива, легко образующего однородную горючую смесь с кислородом вторичного воздуха, что обеспечивает при сгорании смеси практически полное окисление углеводородов, при этом резко уменьшается в дымовых газах содержание углеводородов, окиси углерода, сажи. Так как реакция восстановления является эндотермической (происходит с поглощением тепла), то она благотворно сказывается на снижении температуры горения в топке и тем самым способствует снижению выбросов окислов азота. Повышение КПД котла происходит за счет регенерации дымовых газов (теплота дымовых газов, отбираемых после конвективных поверхностей котла, возвращается в топку и полезно используется).

На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит топочную камеру 6, сопла вторичного дутья 5, слой топлива 4, колосниковую решетку 3, сопла первичного дутья 2 и сопла подачи дымовых газов рециркуляции 1. При работе устройства через сопла 2 подается часть воздуха, необходимого для разогрева топлива, причем теплота сгорания топлива должна обеспечивать поддержание эндотермической реакции восстановления дымовых газов. Через сопла 1 подаются дымовые в таком количестве, чтобы углерод топлива обеспечивал полное восстановление дымовых газов. Через сопла 5 подается вторичный воздух, который обеспечивает полное сгорание восстановленного газообразного воздуха.

Пример. Способ сжигания отходов древесины реализуют на котле ДКВР-2,5-13. Через сопла первичного дутья подается 50% воздуха от стехиометрического количества. Через сопла 1 возвращают в топку 20% дымовых газов (степень рециркуляции 0,2), а через сопла вторичного дутья подается остальной воздух, необходимый для полного сгорания топлива. При этом температура газов на выходе из топки снизилась на 120^oС, содержание СО в дымовых газах снизилось в 2 раза, углеводородов - в 2,5 раза, дымность уменьшилась в 3 раза, а КПД котла возрос на 4%.

Формула изобретения

Способ сжигания органического топлива путем его смешения с частью воздуха (первичный воздух), создания вертикального факела и подачи остального воздуха (вторичный воздух) в верхнюю часть факела, отличающийся тем, что часть дымовых газов (газы рециркуляции) отбирают после конвективных поверхностей котла, пропускают сквозь слой (объем) топлива, нагретого теплотой сгорания части топлива до температуры восстановления дымовых газов углеродом топлива, сжигают горючие газообразные продукты восстановления в среде вторичного воздуха, причем доля первичного воздуха обеспечивает только поддержание реакции восстановления дымовых газов рециркуляции углеродом топлива путем окисления части топлива.

РИСУНКИ

Рисунок 1