Газовая радиационная горелка

Изобретение относится к газовым радиационным горелочным устройствам. Газовая радиационная горелка для совместного сжигания углеводородного газа и абгаза содержит конфузор, газовое сопло, расположенное в конфузоре, диффузор, металлический корпус, огнеупорный муфель, на поверхности которого происходит сгорание указанной смеси. Горелка имеет вторичное сопло, установленное после диффузора, газовая струя из которого инжектирует абгаз и он, смешиваясь с газовоздушным потоком в патрубке-смесителе, поступает на сжигание. Изобретение позволяет сжигать газы с низкой теплотворной способностью и давлением и снижать вредные выбросы в атмосферу. 1 ил.

 

Изобретение предназначено для использования в химической, нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

В указанных отраслях в процессах производства образуются различные газы, содержащие многие вредные компоненты и имеющие низкую теплотворную способность, называемые абгазами. Абгазы обычно отводятся под низким давлением, а это затрудняет их использование. Сжигание газов с малым содержанием горючих компонентов крайне затруднено, так как для бедных смесей температура воспламенения резко возрастает, особенно с уменьшением концентрации горючих компонентов, что делает невозможным сжигание таких газов факельным способом. С другой стороны, вследствие низкого давления абгазов скорость газов на выходе из сопла мала и не представляется возможным обеспечить инжекцию необходимого количества воздуха для их сгорания. Кроме того, большое количество балласта не позволяет обеспечить устойчивое их горение. Как правило, большая часть таких газов выбрасывается в атмосферу или сжигается в открытых факелах, как это делается на нефтеперерабатывающих заводах, что приводит не только к значительным потерям тепла, но и к загрязнению атмосферы.

Известны различные конструкции радиационных горелок [1, 2]. Но они плохо приспособлены для сжигания газов низкой теплотворной способности. Например, горелки фирмы «ВНИИНефтемаш», «Нефтехимэкология», Луммус и др. могут работать только на углеводородных газах с теплотворной способностью не ниже 10000 кДж/м³ [3].

Целью настоящего изобретения является создание устройств для сжигания газов любой теплотворной способности и снижения вредных выбросов в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что газовая радиационная горелка, которая содержит конфузор, газовое сопло, размещенное в конфузоре, диффузор, металлический корпус, огнеупорный муфель для сжигания указанной смеси добавочно имеет вторичное сопло, установленное после диффузора, газовая струя с которого инжектирует абгаз, где, смешиваясь с газовоздушным потоком в патрубке-смесителе, поступает на сжигание. Сгорание смеси (углеводородный газ, абгаз, воздух) происходит на огнеупорной раскаленной поверхности, на которой реакции горения протекают даже при минимальных концентрациях горючих компонентов в смеси.

Газовая радиационная горелка (см. чертеж) имеет следующие элементы: колпачок-рассекатель 1, огнеупорный муфель 2, металлический корпус 3, патрубок-смеситель 4, камеру абгаза 5, вторичное сопло 6, диффузор-смеситель 7, газовое сопло 8, конфузор 9, газоподводящий патрубок 10, шайбу-заслонку 11, патрубок абгаза 12.

Горелка работает следующим образом: топливный углеводородный газ под давлением 0,2-0,5 МПа подается в сопло 8, истекает из него с большой скоростью и инжектирует первичный воздух (воздух I), количество которого регулируется шайбой-заслонкой 11. За счет кинетической энергии газа, вытекающего из сопла 8, в диффузоре 7 происходит повышение давления газовоздушной смеси. Для обеспечения необходимого давления в диффузоре требуется и более высокое, чем в существующих горелках, давление газа перед соплом 8. Газовоздушная смесь под давлением 0,102-0,105 МПа поступает во вторичное сопло 6, конструктивно выполненное в виде патрубка с коническим концом. Абгаз через патрубок 12 поступает в камеру 5. За счет кинетической энергии газовоздушной струи абгаз инжектируется в патрубок-смеситель 4, где образуется смесь топливного газа, воздуха и абгаза. Газовая смесь через кольцевой зазор "i", образованный рассекателем 1 и патрубком 4, растекается по поверхности раскаленного до 1100-1200°С горелочного камня (муфеля) и сгорает. При этом через кольцевой зазор "s", образованный амбразурой горелочного камня 2 и патрубком-смесителем 4, подсасывается вторичный воздух, который поступает через отверстия в корпусе 3. При сгорании газовоздушной смеси у поверхности горелочного камня его поверхность разогревается до температуры 1100 -1200°С и служит источником лучистой энергии. Вследствие относительно невысокой температуры горения (1000-1200°С) образование оксидов азота незначительно и не превышает 100 мг/м³. Но такой температуры достаточно для полного окисления всех органических соединений, содержащихся в абгазе. Таким образом, предложенная горелка является экологически чистой.

Источники информации

1. Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л. и др. Пиролиз углеводородного сырья. - М.: Химия, 1987. - 240с.

2. Горелки для трубчатых печей. Каталог ВНИИНефтемаш. - М.: ЦНИИТЭНефтемаш, 1990.

3. Сульжик Н.И., Степанов А.В. Ресурсосбережение в нефтехимических производствах. - Киев.: Нора-принт, 2000.

Газовая радиационная горелка для совместного сжигания углеводородного газа и абгаза, содержащая конфузор, газовое сопло, расположенное в конфузоре, диффузор, металлический корпус, огнеупорный муфель, на поверхности которого происходит сгорание указанной смеси, отличающаяся тем, что имеет вторичное сопло, установленное после диффузора, газовая струя из которого инжектирует абгаз и он, смешиваясь с газовоздушным потоком в патрубке-смесителе, поступает на сжигание.