СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 1996 года по МПК F23C11/00 

Изобретение относится к теплотехнике, преимущественно металлургической и направлено на увеличение полноты сгорания топлива и регулирование этого процесса.

Известен способ сжигания топлива, например, природного газа в присутствии окислителя воздуха или кислорода с помощью горелки, по каналам которой эти компоненты подаются в головку, где смешиваются и по выходе из головки воспламеняются, либо воспламеняются без смешения [1]
Недостатком этого способа является низкая эффективность использования топлива, вызванная неполным его сгоранием, либо развитием максимальной температуры в конце факела, где возможности использования тепла ограничены. Способ не обеспечивает достаточную степень черноты факела, что снижает эффективность передачи тепла, например, ванне металла в процессе плавки в металлургическом агрегате, не позволяет в должной мере регулировать жесткость факела, его настильность важные факторы в определенные этапы ведения плавки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ сжигания топлива в агрегате с помощью горелочного устройства в присутствии окислителя путем воспламенения их смеси и воздействия на нее и продукты сгорания электрическим током с созданием разности потенциалов в направлении факела между точками приложения потенциала, одна из которых расположена в горелке, а другая в агрегате [2]
Однако процесс этот практически нерегулируем с точки зрения эффективности использования топлива, повышения степени черноты, жесткости и нестабильности факела, его температуры по длине.

Таким образом задачей изобретения является разработка способа сжигания топлива, преимущественно, в металлургическом агрегате, например в подовой печи, при выплавке стали, производстве стекла и других, позволяющего повысить эффективность использования факела за счет мобильного управления степенью его черноты, его жесткостью и настильностью.

Согласно изобретению поставленная задача решается тем, что в способе сжигания топлива, осуществляемом горелочным устройством в агрегате в присутствии окислителя путем воспламенения их смеси и воздействия на нее и продукты сгорания электрическим полем с созданием разности потенциалов в направлении факела между точками приложения потенциала, одна из которых расположена в горелке, а другая в агрегате, по ходу процесса изменяют величину этого потенциала. Для более оптимального решения поставленной задачи значение электрического потенциала варьируют путем изменения подводящего к электродам тока в пределах 5-200 А.

Сущность способа с пояснением применительно к его реализации на металлургическом агрегате мартеновской печи заключается в следующем. В горелочном устройстве горелке изолированно от ее металлических частей устанавливают один из электродов, преимущественно, со знаком "плюс".

В футеровке печи там, куда направлена продольная ось горелки, устанавливают второй электрод, преимущественно, со знаком "минус". Этот электрод также изолируют от металлических частей агрегата.

Горелка для подачи топлива и окислителя представляет собой головку с соплами, соединенную с концентрично расположенными трубами, через полости между которыми и через внутреннюю трубу подают топливо, окислитель и охладитель.

Выходя из головки горелки через соответствующие сопла, топливо (например, природный газ) и кислород (воздух) воспламеняются, образуя факел, направленный вдоль наложенного электрического потенциала между двумя электродами. Движение электронов идет по факелу от плюса к минусу, т.е. от горелки.

Экспериментально установлено, что по ходу плавки в мартеновской печи путем изменения электрического потенциала достигается изменение характеристик факела и в частности его настильность, жесткость и степень черноты.

Увеличение настильности связано, в частности, с тем, что сходящие с электрода горелки электроны ликвидируют природную положительную заряженность факела. За счет этого снижается "отталкивание" факела от ванны и увеличивается его применение, т.е. повышается настильность, обеспечивающая максимальную теплоотдачу ванне, и исключение перегрева свода при наблюдаемом в обычной практике подъеме факела.

Указанное свыше изменение электрического потенциала наиболее эффективно при величине, подводимого тока в пределах 5-200 А, хотя возможны и более высокие значения. Однако при подводе тока менее 5 А изменение характеристик факела проявляется слабо, при величине более 200 А его влияние возрастает слабо и практически стабилизируется.

Опробование способа осуществляли на 250-тонной мартеновской печи металлургического комбината им. Дзержинского. Положительные электроды устанавливали в каждой из двух противоположно расположенных в головках печи горелок, соответствующие им отрицательные электроды в футеровке соосно продольным осям горелок. В качестве топлива использовали природный газ, в качестве окислителя кислород. В период расплавления лома увеличивали разность потенциалов поля подведением тока до 180 А, при этом достигали увеличения жесткости факела без изменения расхода топлива и окислителя. При этой же напряженности поля заметно возрастала степень черноты факела и его настильность. В период наведения шлака разность потенциалов снижали уменьшением подводимого тока до 15 А, за счет чего увеличивалась настильность факела. Полярность потенциала по ходу плавки изменяли синхронно с изменением направления топливного факела.

В результате длительность плавки была сокращена с 9,5 ч до 8,9 ч, а расход топлива был сокращен на 6,3%

Использование: в металлургической промышленности. Сущность имзобретения: способ реализуется горелочным устройством в присутствии окислителя путем воспламенения смеси и воздействия на нее и продукты сгорания электрическим током. Новым в способе является то, что воздействие электрическим током осуществляют наложением электрического потенциала в направлении факела двумя электродами, один из которых размещают в горелочном устройстве, а другой - в агрегате, при этом по ходу процесса изменяют величину этого потенциала варьированием подводящего к электродам тока 5 - 200 А. 1 з. п. ф-лы.

1. СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА преимущественно в металлургическом агрегате, включающий подачу окислителя и топлива, воспламенение топливно-воздушной смеси и воздействие на нее и продукты сгорания электрическим полем с созданием разности потенциалов в направлении факела между точками приложения потенциала, одна из которых расположена в горелке, а другая в агрегате, отличающийся тем, что по ходу процесса варьируют величину разности потенциалов путем изменения силы тока, подаваемого к точкам приложения потенциала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силу тока изменяют в пределах 5 - 200 А.