Устройство для сжигания сбросных газов Советский патент 1985 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к топочным

устройствам, преимущественно для обезвреживания промьшшенных газовых выбросов, и может быть использовано на предприятиях нефтяной, газовой,нефтеперерабатывающей промьшленности, а также цветной металлургии и химической промышленности, где образуются сбросные газы, содержащие токсичные горючие примеси, подлежащие обезвреживанию.

Известно устройство для сжигания сбросных газов, содержащее вихревую цг-шиндрическую печь, разделенную на зоны сжигания дополнительного топлива и сжигания сбросных газов, тангенциально установленные сопла сбросных газов и воздуха, горелки дополнительного топлива и дожигательную решетку. Внутренний диаметр печи зоны сжигания сбросных газов составляет 1,2-1,5 внутреннего диаметра печи зоны сжигания дополнительного топлива. Сопла сбросных газов установлены в месте перехода одной зоны в другую ij.

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечения э4)фективного сжигания как дополни тельного топлива, так и сбросных газов. При обезвреживании промьпиленг ных выбросов, не содержащих кисЛород весь воздух, требующийся для сжигания сбросных газов, подаётся в камеру сжигания дополнительного топлива.

Подвод большого избытка воздуха в камеру сжигания дополнительного топлива приводит либо к неполному Сгоранию дополнительного топлива вследствие снижения температурного уровня в этой камере, либо к увеличению расхода дополнительного топлива для подогрева избыточного воздуха до тe fflepaтypы горения топлива, а таюке возникает необходимость увеличения топочной камеры.

Установка сопел сбросного газа в центральной части печи в месте перехода одной ее зоны в другую приводит к тому, что в объеме зоны сжигания сбросных газов происходят процессы перемешивания сбросных газов с воздухом, подогрева смеси до температуры воспламенения и сгорания токсичных примесей. Осуществление всех укзанных процессов требует достаточно большого времени пребывания газов в этой зоне, Т.е. большого объема этой зоны, либо может принести к неполному выгоранию токсичных примесей,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру горения, тлеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения го1)елки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода технологических газов.

Закрученный поток технологических газов на вькоде из кольцевого пространства смешивается с продуктами сгорания топлива, выходящими из камеры горения, за счет чего происходит подогрев технологических газов 2.

При использовании известного устройства для сжигания сбросных промь1шленных газов невозможно обеспеч ние эффективного сжигания токсичньпс примесей, так как для выгорания ток сичных примесей требуется не только подогрев технологических газов, но также полное молекулярное перемешивание газов для прохожд, реакции окисления присутствующих в промышленных газах токсичных примесей, В известном устройстве центральный nor ток продуктов сгорания, выходящий

из камеры горения, окр.ужен завихрен™ ным потоком технологических газов, перемешивание газовых потоков происходит только за счет молекулярной диффузии. Это лимитирует скорость реакции окисления, примесей, в .результате чего понижается степень их выгорания, возникает необходимость увеличения времени пребывания газов вТОПОЧНОЙ камере, т.е.уве- . личение ее длины, что приводит к дополнительным капзатратам.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройст ва при сжигании сбросных газов за счет повьшгения степени выгорания токсичных примесей, снижения расхода топлива и капиталь 1ых затрат на сооружение.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее цилиндрическую камеру, размещенную внутри по ее оси камеру горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнитель. 3 ного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, снабжено перегородкой, выполненной с отверстиями по периферии, установленной в топочной камере на расстоянии 0,5-2 диаметра камеры горения от её откры того конца. Установленная внутри топочной .камеры перегородка, выполненная с отверстиями по периферии, в сочетании с наличием в топочной камере закрученного вихревого потока сброс ных газов и воздуха обеспечивает быстрое и полное перемешивание газо вых потоков, благодаря чему полное выгорание токсичных примесей может быть достигнуто при меньшем времени пребывания сбросных газов в топочной камере. Размещение перегородки обусловлено как условиями перемещения газовых потоков, так и условиями сж гания дополнительного топлива. При размещении перегородки на расстоянии, превышающем два диаметра камеры горения от ее открытого конца, снижается влияние тангенциального подвода сбросных газов и воздуха. При установке ее на расстоянии менее половины диаметра камеры горения от ее открытого конца горение дополнительного топлива становится неустойчивым вследствие повьпиения сопротивления на выходе из камеры горения. Для предотвращения попадания сбросных газов в камеру горения живое сечение отверстий для прохода .газов в смесительной решетке должно превышать сечение камеры горения По сраззнению с известными печами для сжигания сбросных промышленных газов, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: сжигание дополнительного топлива в камере го рения , производится с минимально необходимым количеством воздуха, бл годаря чему обеспечивается высокая температура факела и полное выгорание дополнительного топлива. Низкотемпературный сбросной газ, содержащий токсичные примеси, и воз дух, требуюпщйся для их сжигания, . проходят завихренным потоком по кол цевому пространству между стенками корпуса топочной камеры и камеры го рения, благодаря чему обеспечиваетс эффективное охлаждение как ::наружны 94 стен камеры горения, что повышает ее надежность, так и наружного корпуса топочной камеры, что дает возможность уменьшить толщину футеровки и снизить капитальные затраты. Одновременно в кольцевом пространстве происходят перемешивание и предварительный подогрев сбросных газов и воздуха. Установленная за камерой горения перегородка обеспечивает быстрое и полное перемешивание газовых потоков, благодаря чему удается получить более полное выгорание токсичных примесей при меньшем времени пребывания газов в зоне их дожигания. На чертеже представлено устройство для сжигания сбросных газов. Устройство содержит цилиндрическую топочную камеру 1, размещенную соосно с ней и имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку камеру 2 горения, установленные на торцовой стенке камеры горения горелки 3 . для подачи дополнительного топлива и необходимого для его сжигания воздуха. Между цилиндрическими корпусами топочной камеры и камеры горения образуется кольцевое пространство 4, в котором у торцовой стенки установлены сопла 5 и 6 для подачи сбросных газов и воздуха. Внутри топочной камеры 1 за камерой 2 горения размещен перегородка 7, которая делит топочную камеру на зоны смешения 8 и сжигания 9 сбросных газов. Перегородка 7 вьтолнена в центральной части 10 глухой. Диаметр этой части соответствует диаметру камеры горения. По периферии перегородки выполнены отверстия 11, живое сечение которых превышает сечение камеры горения. Перегородка установлена внутри топочной камеры на расстоянии 0,5-2 диаметра камеры горения от ее открытого конца. Для отвода газов из топочной камеры предусмотрен газоход 12. Устройство работает следующим образом. В камеру 2 горения через горелки 3 подают дополнительное топливо с минимально необходимым для его сжигания количеством воздуха. Благодаря высокой температуре факела в камере горения обеспечивается полное выгорание топлива. Продукты

I

сгорания поступают в зону 8 смешения, направляясь в ее периферийную область, так как центральная часть 10 перегородки 7 выполнена глухой. Сбросные газы, содержащие токсичные примеси и воздух, требующийся для их сжигания, через тангенциальные сопла 5 и 6 подаются завихренными потоком в кольцевое пространство +, где происходит irx перемешивание и предварительный подогрев. Выходя из кольцевого пространства, эти газы смешиваются с поступающими сюда продуктами сгорания топлива и через отверстия 11 перегородки 7 напраБляются в зону сжигания 9 сбросных газов. Конструкция перегородки обеспечивает полноесмешение газов и вьфавнивание температуры газового nqTOKa,

В зоне 9 сжигания сбросных газов поддерживается температура более низкая, чем в камере 2 горения, но достаточная для сгорания токсичных примесей (например, для сжигания сероводорода требуется 550-600°С). Поддержание необходимой температуры в зависимости от количества содержащихся в сбросных газах горючих примесей осуществляется за счет изменения расхода сжигаемого дополнителного топлива.

Работу устройства исследуют на опытной установке, представляющей собой цилиндрическую топку диаметром 0,5 м и длиной 1 м. Обезвреживанию подвергают сероводородный газ состав которого соответствует сбросНЬ1М газам, получаемым на установках производства серы нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов.

Газ содержит, %: HjS 2, SOj 1, COj 21, N 76. Количество обезврежив696

емого .газа составляет 120 , время пребывания газов в зоне сжигания 1,5 с.

Достигнутая степень обезвреживания газов и расход дополнительного топлива в зависимости от конструктивного выполнения устройства приведены в таблице. I Как показали исследования, при

одном и том же времени пребыванйя степень обезвреживания увеличивается более чем на 1,5 раза.

Практика работы установок получения серы из сероводородных газов

на нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводах показывает, что известные устройства для сжигания сбросных газов при времени пребывания газов в зоне сжигания 0,6-1,8 с

обеспечивают степень обезвреживания 30-80%, что говорит о их недостаточной эффективности.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность сжигания токсичных примесей сбросных газов.

По сравнению с действующими установками предлагаемое устройство дает экономию дополнительного топлива

за счет повышения эф(|)ективности его сжигания и экономию капитальных затрат за счет уменьшения габаритов и снижения расходов на футеровку. Конструкция устройства для сжигания сбросных токсичных газов обеспечивает также снижение содержания азота в газах, выбрасываемых в атмосферу, так как в камере горения, где поддерживается высокая температура,

отсутствует необходимый для образования окислов азота избыток воздуха, а в зоне сжигания сбросных газов невысокий температурный уровень исключает их образование.

Без смеситель120ной решетки

Размещение смесительной решетки от открытого конца камеры горения 0,5d

26,7 А,3

60

578

2,55

580

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру.горения, имеющую с топочной камерой общую торцйвую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, отличающе е я тем, что, с целью повьшения степени выгорания токсичных примесей и снижения расхода топлива, оно снабжено перегородкой, выполненной с отверстиями по периферии и установленной в топочной камере на расстоянии 0,5-2 § диаметра камеры горения от ее открытого конЦа. (О