СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА Российский патент 1994 года по МПК F23C11/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение при сжигании газообразного топлива в топках котлов и других топливосжигающих агрегатах.

Известны способы сжигания газообразного топлива путем подачи в зону горения несколькими ярусами газовоздушных потоков и ввода над ними потока вторичного воздуха [1,2] .

Недостатком этих способов является недостаточное снижение содержания вредных веществ в дымовых газах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является принятый в качестве прототипа способ сжигания газообразного топлива путем подачи в зону горения двумя ярусами спутных потоков топливовоздушной смеси и выше этих потоков спутного им дополнительного потока воздуха [3] .

Недостатком этого способа является недостаточно глубокое снижение концентрации вредных веществ в дымовых газах.

Целью изобретения является глубокое снижение концентрации вредных веществ (оксидов азота, оксидов углерода и др. ) в дымовых газах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сжигания газообразного топлива путем подачи в зону горения двумя ярусами спутных потоков топливовоздушной смеси и выше этих потоков спутного им дополнительного потока воздуха в каждый из ярусов подают по 35-45% воздуха, а остальной воздух подают в виде дополнительного потока, в нижнюю половину нижнего и в верхнюю половину верхнего топливовоздушных потоков вводят по 20-25% топлива, а остальное топливо подают равными частями в верхнюю половину нижнего и нижнюю половину верхних топливовоздушных потоков.

Анализ известных технических решений в данной области техники не позволил выявить в них признак, согласно которому газообразное топливо подается раздельно и с различным расходом в верхние и нижние половины ярусов, что позволяет сделать вывод, что предлагаемое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже изображена схема топки котла, в которой может быть реализован предлагаемый способ.

Топка содержит корпус 1 котла, воздуховод 2, подключенный к горелкам первого 3 и второго 4 ярусов, а также к шлицу 5, расположенному выше указанных ярусов. Топливо в нижнюю и верхнюю часть первого яруса 3 подается соответственно через топливоподводящие каналы 6 и 7, а в нижнюю и верхнюю половины второго яруса 4 - соответственно через топливоподающие каналы 8 и 9.

Способ реализуется следующим образом. Воздух подается в воздуховод 2 при помощи, например, одного дутьевого вентилятора (не показан). Количество воздуха, подаваемого в первый 3 и второй 4 ярусы, а также к шлицу 5, может регулироваться путем соответствующего выбора сечений воздуховода 2 в тех или иных местах, либо путем применения специальных шиберов и тп. п.

В первый 3 и второй 4 ярусы подают равномерно по их сечениям по 35-45% воздуха от его общего количества; остальной воздух (в количестве 10-30% от его общего количества) подают через шлицы 5 в верхнюю часть топки (выше ярусов 3 и 4).

Газообразное топливо подают раздельно в верхние и нижние половины первого 3 и второго 4 ярусов, например, через специальные трубки 6, 7, 8 и 9. Количество подаваемого топлива через ту или иную трубку может регулироваться соответствующим выбором ее внутреннего диаметра, применением специальных ограничительных шайб и т. п.

Поскольку в нижнюю половину первого яруса и верхнюю половину второго яруса подаются соответственно по 17,5-22,5% воздуха и по 20-25% топлива, а в верхнюю половину первого яруса и в нижнюю половину верхнего яруса - соответственно по 17,5-22,5% воздуха и по 25-30% топлива, то в нижней части первого яруса и в верхней части второго яруса коэффициенты избытка воздуха одинаковы и примерно равны единице ( α≈1), а в верхней половине первого яруса и в нижней половине второго яруса коэффициенты избытка тоже одинаковы и меньше единицы ( α< 1).

В связи с этим в тех частях топочного пространства, где α≈1, образуются окислительные зоны, а там, где α< 1, - восстановительные зоны.

Сжигание топлива и образование вредных веществ происходит следующим образом. Вредные вещества (оксиды азота, оксиды углерода и т. п. ), образовавшиеся при горении топлива в нижней половине первого яруса (окислительная зона, α≈1), поднимаются выше по объему топки и взаимодействуют с радикалами , Н, О, Н и т. д. , образовавшимися в восстановительных зонах верхней половины первого и нижней половины верхнего ярусов.

Благодаря тому, что расстояние между первым и вторым ярусами, как правило, составляет 2-3 диаметра горелок, установленных в этих ярусах, тот объем топки, в котором происходит взаимодействие вредных веществ, образовавшихся при сжигании топлива в нижней половине первого яруса, и радикалов , Н, О, Н, образовавшихся в восстановительных зонах, оказывается в 2-3 раза больше, чем в известных технических решениях.

Часть этих радикалов, не прореагировавших с вредными веществами в указанном объеме, достигают верхних частей топки, где вступают в реакцию с теми вредными веществами, которые образуются при горении топлива в верхней части второго яруса. Благодаря этому большая часть вредных веществ, образовавшихся при сжигании топлива по предлагаемому способу, оказывается нейтрализованной.

Согласно предлагаемому изобретению в нижнюю часть первого яруса и в верхнюю часть второго яруса подают соответственно по 17,5-22,5% воздуха и по 20-25% топлива. Коэффициенты избытка воздуха при этом одинаковы и составляют α= = 0,7-0,9.

Точно также коэффициенты избытка воздуха в верхней части яруса и в нижней части второго яруса одинаковы и составляют α= 0,6-0,9.

Эти пределы выбраны из следующих соображений. Снижение коэффициента избытка воздуха ниже 0,6 приводит к резкому снижению температуры факела, вследствие чего может снижаться образование радикалов-восстановителей, что в свою очередь, может привести к затягиванию факела в верх топки. Если же α> 0,9, то эффект образования радикалов-восстановителей также уменьшается по причине их интенсивного выгорания.

В нашем случае на котле БКЗ-320/140 ГМ в каждый из ярусов подавалось по 40% воздуха от его общего количества (20% воздуха подавалось в виде дополнительного потока). В нижнюю часть первого яруса и в верхнюю часть второго яруса подавалось по 20% топлива, а в верхнюю часть нижнего яруса и в нижнюю часть верхнего яруса - соответственно по 30% топлива от его общего количества.

По сравнению с тем случаем, когда топливо подавалось равномерно по сечениям первого и второго ярусов, в нашем случае отмечалось снижение концентрации оксидов азота в дымовых газах на 40-45% . (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1477977, кл. F 23 C 11/00, 1989.

2. Авторское свидетельство СССР N 1477978, кл. F 23 C 11/00, 1989.

3. Авторское свидетельство СССР N 1346907, кл. F 23 C 11/00, 1987.

Использование: для сжигания газообразного топлива в топках котлов и других топливосжигающих агрегатах. Сущность изобретения: в каждый из корпусов подают по 35 - 45 проц. воздуха от его общего количества, а остальной воздух подают в виде дополнительного потока, в нижнюю половину нижнего и в верхнюю половину верхнего топливовоздушных потоков подают по 20 - 25 проц. топлива, а остальное топливо равным частями подают в верхнюю половину нижнего и нижнюю половину верхнего топливовоздушных потоков. 1 ил.

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА путем подачи в зону горения двумя ярусами спутных потоков топливовоздушной смеси и выше этих потоков спутного им дополнительного потока воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания вредных примесей в дымовых газах, в каждый из ярусов подают по 35 - 45% воздуха от его общего количества, а остальной воздух подают в виде дополнительного потока, в нижнюю половину нижнего и в верхнюю половину верхнего топливовоздушных потоков подают по 20 - 25% топлива, а остальное топливо равными частями подают в верхнюю половину нижнего и нижнюю половину верхнего топливовоздушных потоков.