Способ сжигания отходящих газов сажевого производства Советский патент 1985 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к способам сжигания отходящих газов сажевого производства, содержащих частицы са жи, причем образующийся в результат сжигания теплоноситель может быть использован для сушки влажных грану в сушильных барабанах, для подогрева сырья, технологического воздуха, для получения технологического пара в котельных установках. Цель изобретения - интенсификаци процесса сжигания отходящих газов с жевого производства и содержащихся в них частиц сажи. Способ реализуется следующим обр зом. В циклонную топку вводят продукт полного горения вспомогательного то лива, разогревают ее до 1100-1200 С после чего в топку тангенциальным потоком вводят смесь отходящих газо сажевого производства и требуемый для их горения воздух. Через определенное время в периферийную зону топки вводят продукты полного горения вспомогательного топлива, приче расход продуктов полного горенг-ш вспомогательного топлива в перифе.рийную и центральную области топки .подбирают в зависимости от калорийности отходящих газов и от концент-рации содержащейся в них сажи. После перемешивания потоков продуктов полного горения вспомогательного топлива и смеси отходящих газов и воздуха, разогрева горючих составля ющих в периферийную зону топки вводят дополнительно окислитель для ин тенсификации процесса выгоран:ия частиц сажи. Гор.очие газовые состав ляющие отходящих газов к моменту окончания горения частиц сажи успевают полностью сгореть. Продукты горения выводятся из топки, При тангенциальной подаче смеси отходящих газов сажевого производст ва, содержащих частицы сажи, и окис лителя, происходи значительное по сравнению с центральной областью то почного производства увеличение кон центрации частиц сажи в пристенной области. Отходящие газы сажевого производства обладают значительной теплоемкостью. Необходимо осуществлять интенсивный прогрев частиц сажи, так как скорость их горения значительно меньше, чем газовых составляющих. Поэтому основную часть высокотемпературных продуктов горения вспомогательного топлива целесообразно вводить не в центр закрученного потока смеси отходящих газов и-воздуха, а на его периферию. Первыми термическому удару высокотемпературных продуктов подвергаютСИ в этом случае частицы сажи, а затем наиболее плотнгя и основная часть отходящих газов и воздуха. При таком интенсивном подводе тепла поверхностный слой частицы сажи быстро прогревается до температуры воспламенения. В периферийную область топки для интенсификации процесса горения частиц сажи желательно подать все продукты горения вспомогательного топлива, однако это возможно лишь в том случае, если при достаточно интенсивной закрутке смеси отходяи1их газов и воздуха их продукты горения будут в достаточном количестве и с необходимой температурой возвращаться к месту ввода смеси и воспламенять разреженную часть отходящих газов. В этом случае создается двухстороннее эффективное воспламенение основного потока отходящих газов с одной стороны от своих же продуктов горения, а с другой - от продуктов горения вспомогательного топлива. Однако для бедных газов ввод части продуктов горения вспомогательного топлива в центральную область топки просто необходим. Это вызвано тем, что чем беднее топливо, тем ниже его теоретическая температура горения и возвращающиеся к месту ввода смеси отходящих газов и воздуха продукты горения могут уже не обладать достаточным количеством тепла для воспламенения центральной части газов . Продукты же полного горения обычно применяемого вспомогательного высококалорийного топлива могут обладать температурой 2100-2200 С. Вспомогательное топливо, как правило, сжигают с коэффициентом избытка воздуха, обеспечивающем температуру nOO-ieOO C. Эта температура обусловлена тем, что не требует специальных сверхогнеупорных материалов. Кроме того, содержание окислов азота в продуктах горения значительно меньше, чем, например, при температуре в 2000 С, Экспериментально определено, что для отходящих газов производства сажи калорийностью 350-450 ккал/нм при нормальном ведении процесса гор ния в центральную область топки достаточно подать 10-30% продуктов горения вспомогательного топлива, ис,пользуемого в качестве подсветки для инициирования горения низкокалорийных забалластированных водяным паром и содержащих частицы сажи отходящих газов.производства сажи. При калорий ности отходящих газов вьппе 500 ккал/нм отпадает необходимость подачи продук тов горения вспомогательного топлива в центральную область топки. За счет возврата продуктов горения в центральной области топки разреженная часть отходящих газов будет воспламеняться и гореть и, таким образом, воспламенение основной ilacTH i отходящих газов будет осуществлено с максимальным эсЬфектом. Ввод продуктов горения всггомогательного топлива в периферийнздо область топки следует осуществить через 0,02-0,15 с с момента ввода в топку смеси отходящих газов и воздуха. Данное время ввода обусловлено тем, что при тангенциальной подаче смеси отходящих газов и воздуха с желательной скоростью 10-50 м/с, т.е. со скоростью, при которой достигается хорошая закрутка смеси при относительно небольших энергетических затратах, частицы сажи успевают сконцентрироваться у поверхности топки, и таким образом продукты горения вспомогательного топлива взаимодействуют с максимальным количеством частиц сажи. При уменьшении времени ввода продуктов горения вспо могательного топлива в периферийную часть топки менее 0,02 с с момента ввода смеси отходящих газов и возду,ка доля частиц, сконцентрированных у поверхности топки, будет мала, и желаемый эффект не будет достигнут Увеличение же данного отрезка времени более 0,15 с приведет к нерациональному использованию топочного пространства. Кроме того, при застабилированном времени ввода дополнительного окислителя в периферийную зону топки увеличение времени ввода продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную зону топки более 0,15 с может при- вести к ситуации, при которой частицы сажи, сконцентрированные у стенки топки, но не успевшие разогреться до температуры воспламенения, физически провзаимодействуют с окислителем, при этом не встзгпая с ним в химическую реакцию. При дальнейшем движении по топке большая часть дополнительного окислителя смешивается с дымовыми газами и лишь некоторая часть провзаимодействует с частицами сажи. Такая ситуация приводит в целом к резкому ухудшению выгорания частиц сажи. В табл. 1 представлены сравнитель ные данные по влиянию времени ввода продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную область топки на степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов сажевого производства и содержащихся в отходяш пс газах частиц сажи. Из табл. 1. видно, что при всех прочих равных условиях в сравнении с известным способом разделение потока продуктов полного горения вспомогательного топлива и подача большей части этих продуктов в периферийную зону топки приводит к значительно лучшему выгоранию частиц сажи - с 68% до 97,5%. В табл. 1 также представлены данные о влиянии времени ввода части продуктов полного горения вспомогательного топлива в периферийную зону топки на степень выгорания. В табл. 2 показано влияние доли вводимых в периферийную зону топки продуктов горения вспомогательного топлива на степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов и частиц углерода, причем все параметры соответствуют приведенным в табл. 1, Из табл. 2 видно, что увеличение доли продуктов полного горения приводит к более полному выгоранию в топочном объеме, однако для газов с калорийностью 400 ккал/нм при подаче в периферийную зону топки 100% продуктов горения вспомогатель(ного топлива происходит химический недожег горючих газовых составляющих отходящих газов. В табл. 3 показана зависимость доли продуктов полного горения вспомогательного топлива, вводимой в пеS11837836

риферийную область топки, от калорий-Использование изобретения в проности отходящих Газов сажевого произ-мьшшенности позволяет сократить выводства при относительно одинаковойбросы загрязняющих веществ в атмосфестепени выгорания горючих составляю- ру,увеличить производительностьсущест;щих отходящих газов.вующих топочныхустройств в 1,3-1,8 раза.

1. СПОСОБ СЖИГАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ СА}КЕВОГО .ПРОИЗВОДСТВА, включающий тангенциальную подачу в топку смеси отходящих газов и воздуха, сжигание вспомогательного топлива и подачу продуктов полного горения в топку, смешение потоков, воспламенение и горение отходящих газов, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сжигания отходящих газов и содержащейся в ней сажи, не менее 70% продуктов полного горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки, а остальное количество в центральную. 2. Способ поп,1, отличающийся тем, что продукты полного, горения вспомогательного топлива подают в периферийную зону топки через 0,02-0,15 с после подачи в топку смеси отходящих газов и воздуха.

Расход отходяящх газов, 14000 14000 Расход воздуха на смешение с отходящими газами, м V4 Калорийность отходящих газовj ккал/м Начальная концентрация частиц сажи в отходящих газах, г/м Расход дополнительного воздуха, м/ч Расход вспомогательного топлива (дизельное топливо) , кг/ч Расход воздуха на горение вспомогательного топлива, Температура в топке.С Скорость ввода смеси отходящих газов и воздуха в топку, м/с Время пребывания до ввода . в периферийную зону топки вспомогательного воздуха, с Время пребывания до ввода в периферийную зону топки продуктов полного горения вспомогательного топли- ва, с

Таблица 1 7000 400 3000 200 2800 1150 0,2 0,01 000 14000 14000 14000 000 7000 7000 7000 400 400 400 400 000300030003000 200200200200 800280028002800 1501150-11501150 0,2 0,2 0,2 0,2 ,02 0,1 0,15 0,2 Показатели Извест- 1 ....... Степень выгорания горючих газовых составляющих, 100 Степень выгорания частиц сажи, % 69 Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемого в периферийную зону топки, % Примечание. Расходные парам Показатели Извест-j Z

время пребывания до ввода в периферийную зону топки продуктов полного горения вспомогательного топлива,

Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемых в периферийную зону топки, %

Степень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов, %

Степень выгорания частиц сажи, %

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

80

100

70

50

96

100 100 100 100

92 95,5 97

83

76 1 Способ 213 1 .±.L.L..L 100 100 100 100 100 74 93 95,5 97,5 57 - 80 80 80 80 етры приведены к нормальным условиям. Таблица 2 Способ ijIIZIIlLlI

Калорийность отходящий

гаэов, ккал/м 350 400

Доля продуктов полного горения вспомогательного топлива, подаваемых в периферийную зону топки, %70 80

Стелень выгорания горючих газовых составляющих отходящих газов, %.100 100

Степень выгорания частиц сажи, %95,5 95,5

1183783

10 Таблица 3

450

500

90

100

100

100

97

97,5