СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА Российский патент 2006 года по МПК F23C99/00 

Изобретение относится к области нефтепереработки и может быть использовано при сжигании газообразного топлива в топках технологических печей с двух- и многоярусной компоновкой горелочных устройств.

В зависимости от вида топлива при сжигании в топках печей могут образовываться термальные (воздушные) оксиды азота и топливные оксиды азота. При этом выход термальных оксидов азота обусловлен высокой температурой горения топлива. Топливные оксиды азота образуются по причине присутствия азотосодержащих соединений в топливе.

Известен способ сжигания топлива путем подачи в первую зону горения водомазутной эмульсии с рабочей влажностью W^p=5-10% и воздуха с коэффициентом избытка α₁<1 и отвода продуктов сгорания во вторую зону горения, с одновременной подачей в нее водомазутной эмульсии и воздуха с коэффициентом избытка α₂>1 [1].

Известный способ позволяет снизить содержание термальных оксидов азота в продуктах сгорания за счет понижения температуры в зоне горения вследствие поглощения теплоты водой, содержащейся в водомазутной эмульсии.

Недостатком этого способа является то, что, несмотря на пониженную температуру горения водомазутной эмульсии, связанную с присутствием в ней воды, выход топливных оксидов азота остается повышенным за счет наличия в топливе (водомазутной эмульсии) связанного азота.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ сжигания топлива, включающий подачу в первую зону горения топлива в виде водомазутной эмульсии с рабочей влажностью W^p=10-15% и воздуха с коэффициентом избытка α₁<1, отвод продуктов сгорания во вторую зону с одновременной подачей в нее горючего газа и воздуха с коэффициентом избытка α₂>1. При этом общий избыток воздуха, подаваемого в зоны горения, α>1 [2].

В известном способе в зоне горелок первого яруса выгорание водомазутной эмульсии протекает при пониженных концентрациях кислорода (при =0,85-0,95) и более низких температурах в зоне горения вследствие поглощения тепла добавляемой в топливо водой, что снижает выход термальных оксидов азота. В зоне горелок второго яруса снижение образования термальных оксидов азота обеспечивается за счет поступления во вторую зону горения холодного воздуха с коэффициентом избытка =1,3-1,35, а несгоревшие горючие компоненты водомазутной эмульсии во второй зоне эффективно догорают в горящем потоке горючего газа.

Недостатком известного способа сжигания топлива является его низкая экологическая эффективность, за счет повышенного содержания в продуктах сгорания топливных оксидов азота, несмотря на пониженную температуру в первой зоне горения вследствие поглощения теплоты водой, содержащейся в водомазутной эмульсии. Повышенное содержание топливных оксидов азота в продуктах сгорания объясняется наличием в водомазутной эмульсии связанного азота.

Задачей предлагаемого способа сжигания топлива является повышение его экологической эффективности за счет снижения концентрации оксидов азота в продуктах сгорания.

Для решения поставленной задачи в известном способе сжигания топлива путем подачи в первую зону горения топлива и воздуха с коэффициентом избытка α₁<1 и отвода продуктов сгорания во вторую зону горения с одновременной подачей в нее горючего газа и воздуха с коэффициентом избытка α₂>1, в качестве топлива, подаваемого в первую зону горения, используют пропан-бутановый газ.

Признаком, отличающим заявляемое решение от известного, наиболее близкого по технической сущности, является использование в качестве топлива, подаваемого в первую зону горения, пропан-бутанового газа.

Благодаря использованию в первой зоне горения в качестве топлива пропан-бутанового газа снижается общая концентрация оксидов азота в продуктах горения. Снижение общей концентрации оксидов азота обусловлено снижением выхода термальных и отсутствием топливных оксидов азота. Термальные оксиды азота образуются только за счет азота, входящего в состав воздуха, и их выход обусловлен высокой температурой горения, а поскольку выгорание газа протекает при пониженных количествах воздуха и более низких температурах, чем при сжигании водомазутных эмульсий, то, следовательно, снижается концентрация термальных оксидов азота в продуктах горения.

Отсутствие топливных оксидов азота обусловлено тем, что в составе газа, используемого в качестве топлива, отсутствуют азотосодержащие соединения в отличие от водомазутной эмульсии.

Способ сжигания топлива поясняется чертежом.

На чертеже изображено топочное устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит: топку 1; комбинированные горелки 2, расположенные в два яруса; трубопроводы 3-6 подачи топливного газа и воздуха.

Способ осуществляется следующим образом.

При сжигании топливо делят на потоки. В горелку 2 первой зоны горения топки 1 по трубопроводу 3 подают пропан-бутановый газ (II), а по трубопроводу 4 воздух (I) с коэффициентом избытка α=0,85-0,95 (α₁<1).

Затем продукты сгорания отводятся во вторую зону горения топки 1.

Одновременно во вторую зону горения по трубопроводу 5 подают горючий газ (III), а по трубопроводу 6 подают холодный воздух (I) с коэффициентом избытка α=1,3-1,35 (α₂>1). При этом общий коэффициент избытка воздуха, подаваемого в первую и вторую зоны горения, составляет α=1,1-1,15 (α>1).

Выгорание пропан-бутанового газа протекает при пониженных количествах воздуха и более низких температурах, что снижает выход термальных оксидов азота. Снижение образования термальных оксидов азота во второй зоне обеспечивается за счет подачи холодного воздуха, понижающего температуру горения.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №981754, кл. F23С 11/00. Способ сжигания топлива/ №3265252/24-06; заявл. 02.06.81; опубл. 15.12.82, Бюл. №46.

2. Авторское свидетельство СССР №1229515, кл. F 23 С 11/00. Способ сжигания топлива/ №3812992/24-06; заявл. 15.11.84; опубл. 07.05.86, Бюл. №17.

Изобретение относится к области нефтепереработки, может быть использовано при сжигании газообразного топлива в топках технологических печей двух- и многоярусной компоновкой горелочных устройств и позволяет снизить общую концентрацию оксидов азота в продуктах сгорания за счет снижения выхода термальных оксидов азота и отсутствия топливных оксидов азота. Способ сжигания топлива включает подачу в первую зону горения топлива в виде пропан-бутанового газа и воздуха с коэффициентом избытка α₁<1 и отвод продуктов сгорания во вторую зону горения с одновременной подачей в нее горючего газа и воздуха с коэффициентом избытка α₂>1. 1 ил.

Способ сжигания топлива путем подачи в первую зону горения топлива и воздуха с коэффициентом избытка α₁<1 и отвода продуктов сгорания во вторую зону горения с одновременной подачей в нее горючего газа и воздуха с коэффициентом избытка α₂>1, отличающийся тем, что в качестве топлива, подаваемого в первую зону горения, используют пропан-бутановый газ.