ПЕЧЬ ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Российский патент 2004 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к печам дожига дымовых газов и может найти применение для решения экологических проблем при сжигании бытовых и промышленных отходов.

При сжигании отходов образуются дымовые газы, в которых содержатся продукты неполного сгорания и термического разложения.

В связи с этим большое значение имеет организация процесса дожигания горючих газов, содержащихся в дымовых газах.

Известная камера дожигания отходящих (дымовых) газов (SU 473880 A, F 23 G 7/00, 14.06.1975) имеет сложную конструкцию: наличие газовых коллекторов для подачи горючих компонентов; многочисленные сопла, направленные радиально в камеру дожигания; наличие дополнительного вентилятора для подачи воздуха на горение; невысокая эффективность термического разложения горючих веществ вследствие низких скоростей и недостаточного перемешивания дымовых газов с воздухом в топке.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является печь дожига дымовых газов (US 3817712, F 23 G 7/06, 18.06.1971). Она состоит из цилиндрической камеры дожигания циклонного типа, патрубка для ввода дымовых газов и горелки для подачи продуктов горения топлива, установленных тангенциально к корпусу печи, патрубка для выхода продуктов сгорания и патрубка для отвода золы.

Недостатками этой печи являются наличие двух тангенциальных патрубков - ввода дымовых газов (выпускное отверстие) и продуктов горения топлива (из горелки) и недостаточная эффективность сжигания горючих компонентов в дымовых газах. Одно из условий интенсивного горения газообразных веществ - хорошее перемешивание горючих компонентов с окислителем-кислородом воздуха. Известная конструкция печи для дожигания дымовых газов не позволяет обеспечить высокое перемешивание. Дымовые газы, войдя в цилиндрический корпус тангенциально, встречаются с продуктами горения топлива, поступающими из форсунки, которые вводятся в цилиндрический корпус также тангенциально и в том же направлении. Эти два потока газов движутся по спирали, закрученные в одном направлении. Поскольку газы движутся в одном направлении, скорости газов выравниваются и тем самым ухудшается их перемешивание. В то же время скорости газовых потоков не велики, следовательно, не велико значение числа Рейнольдса, и поэтому перемешивание газов малоэффективно.

Предлагаемым изобретением решается задача упрощения конструкции, интенсификация процесса дожигания горючих компонентов в дымовых газах.

Для решения сформулированной задачи в печи циклонного типа для дожигания дымовых газов, содержащей цилиндрический корпус, конусное днище с устройством для сбора золы, крышку с трубой для вывода продуктов сгорания и установленное тангенциально к цилиндрическому корпусу устройство для ввода дымовых газов в печь, устройство для ввода дымовых газов выполнено в виде смесителя эжекторного типа, по оси которого установлен плазмотрон, эжектирующий дымовые газы плазменной струей воздуха-окислителя.

Тангенциальное расположение устройства для ввода дымовых газов к цилиндрическому корпусу печи необходимо для сепарации твердых негорючих веществ из дымовых газов. Расположение плазмотрона по оси смесителя необходимо для использования плазменной струи воздуха в качестве эжектирующего газа.

Плазменная струя воздуха-окислителя всасывает дымовые газы, и в эжекторе происходит термическая обработка (деструкция и окисление) компонентов, входящих в состав дымовых газов. Вследствие высоких скоростей происходит интенсивное перемешивание газов.

Плазмотрон выполняет роль рабочего сопла эжектора, из которого выходит рабочий (эжектирующий) поток высокотемпературной (5000-6000°С) плазменной струи воздуха окислителя. Плазмотрон выполняет две функции: 1 – источник тепловой энергии, 2 – рабочее сопло эжектора.

Печь дожига дымовых газов представлена на фиг.1 – общий вид и на фиг.2 – сечение по А-А. Она состоит из цилиндрического корпуса 1, конусного днища 2, крышки 3, трубы для выхода газов 4, плазмотрона 5, смесителя эжекторного типа 6.

Печь работает следующим образом: дымовые газы поступают в смеситель эжекторного типа 6 через штуцер 7. В плазмотрон 5 через штуцер 13 поступает воздух, где он нагревается в электрической дуге до плазменного состояния, и плазменная струя воздуха-окислителя через сопло 10 поступает в смеситель эжекторного типа 6. В конфузоре 12 смесителя 6 дымовые газы предварительно перемешиваются с плазменной струей воздуха-окислителя и, увлекаемые ею, поступают в цилиндрическую часть 11 смесителя 6.

Вследствие высоких скоростей газов происходит интенсивное перемешивание их и выравнивание температур. Регулирование температуры смеси газов производится изменением токовой нагрузки плазмотрона. С определенной, заданной температурой смесь газов поступает в цилиндрический корпус печи 1, где закрученный по спирали поток газов, отделившись от несгораемых твердых частиц, которые собираются в штуцере 9, поступает в трубу 4. Продукты горения выводятся из печи через штуцер 8. Деструкция и дожиг дымовых газов начинается в смесителе 6, и заканчивается дожиг в самой печи.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции печи дожигания дымовых газов обеспечивает высокое перемешивание дымовых газов и плазменной струи воздуха-окислителя, что приводит к интенсификации процесса дожига, а также исключается необходимость подачи дополнительного воздуха в горелку для получения продуктов горения с высокой температурой, так как часть воздуха тратится на сжигание топлива. Применение данной конструкции печи позволяет использовать кинетическую энергию плазменной струи воздуха-окислителя в смесителе эжекторного типа для подсоса дымовых газов, а также упрощается конструкция самой печи.

К дополнительным положительным свойствам предлагаемой конструкции печи дожига дымовых газов можно отнести:

1. Высокая температура (5000-6000°С) плазменной струи воздуха-окислителя позволяет подвергнуть деструкции и сжечь высокотоксичные соединения, например хлорсодержащие углеводороды и др. (Температура продуктов горения природного газа с воздухом - 1875°С, керосина – 1930°С, бензина - 1970°С.) [А.М. Китаев, Я.А. Китаев. Справочная книга сварщика. М.: Машиностроение, 1985, стр. 173].

2. Все частицы дымовых газов вынуждены проходить через высокотемпературную зону факела плазменной струи воздуха-окислителя, у которой температура 5000-6000°С.

Изобретение относится к печам дожига дымовых газов и может найти применение для решения экологических проблем при сжигании бытовых и промышленных отходов. Технический результат: упрощение конструкции и интенсификация процесса дожигания горючих компонентов в дымовых газах. Печь циклонного типа для дожигания дымовых газов содержит цилиндрический корпус, конусное днище с устройством для сбора золы, крышку с трубой для вывода продуктов сгорания и установленное тангенциально к цилиндрическому корпусу устройство для ввода дымовых газов в печь. Устройство для ввода дымовых газов выполнено в виде смесителя эжекторного типа, по оси которого установлен плазмотрон, эжектирующий дымовые газы плазменной струей воздуха-окислителя. 2 ил.

Печь циклонного типа для дожигания дымовых газов, содержащая цилиндрический корпус, конусное днище с устройством для сбора золы, крышку с трубой для вывода продуктов сгорания и установленное тангенциально к цилиндрическому корпусу устройство для ввода дымовых газов в печь, отличающаяся тем, что устройство для ввода дымовых газов выполнено в виде смесителя эжекторного типа, по оси которого установлен плазмотрон, эжектирующий дымовые газы плазменной струей воздуха-окислителя.