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

Изобретение относится к технике огневого обезвреживания производственных отходов и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности. Цель изобретения - улучшение санитарных показателей процесса горения азотсодержащих сбросных газов. Снижение выхода окислов азота при сжигании таких газов позволяет шире использовать их вместо натурального топлива (природного газа, мазута и т. д.) и определить тем самым повышение экономической эффективности процесса, например. огневого обезвреживания сточных вод. На фиг. 1 представлена топочная камера для сжигания сбросных газов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - изменения содержания окислов азота в зависимости от места ввода сбросных газов. Топочная камера представляет собой цилиндрическую футерованную камеру с тангенциально установленными топливными горелками 2, соплами 3 ввода азотсодержащих сбросных газов и соплами 4 подачи воздуха. Работа топочной камеры осуществляется следующим образом. В цилиндриче- 2 скую футерованную камеру 1 через тангенциально установленные топливные горелки 2 подают топливовоздушную смесь с небольшим избытком воздуха ( л не более 1,15). В вихревой поток продуктов сгораНИН через сопла 3 вводят азотсодержащие3 сбрбсные газы. Сопла 3 установлены по касательной к мнимой окружности, диаметр которой составляет 0,55-0,35 диаметра камеры на расстоянии 0,1-0,4 того же диаметра от топливных горелок 2 по ходу газов. Это обеспечивает сжигание сбросных3 газов в зоне с пониженным содержанием кислорода (а не больше 1,0). Через сопла 4, установленные на расстоянии 0,1-0,3 диа метра камеры от сопл ввода сбросных газов по ходу газов, подают вторичный воз-д дух для дожигания продуктов неполного горения При этом в зоне горения азотсодержащих сбросных газов создаются условия. обеспечивающие снижение выхода окислов4 азота. Понижается адиабатическая температура и концентрация кислорода. Наиболее высокие концентрации кислорода в сочетании с высокой температурой создаются в периферийной области циклонной топочной камеры. От мнимой окружности, диаметр которой равен 0,б диаметра топочной камеры к ее оси, содержание кислорода монотонно уменьщается. Температура газов также снижается от периферии к оси камеры. Поэтому сопла ввода сбросных газюв направлены по касательной к мнимой окружности, максимальный диаметр которой не превышает 0,55 диаметра камеры. Это предотвраш.ает контакт азотсодержаш,их сбросных газов с периферийными газовыми потоками, характеризующимися повышенными концентрациями кислорода (024-8%). Минимальный диаметр мнимой окружности, равный 0,35 диаметра камеры, выбран на условий сохранения крутки газового потока. Ниже этого предела практически прекращается вращение газового потока и ухудшается тепломассообмен в потоке, Пониженное (от стехиометрического) содержание кислорода в газовом потоке и снижение уровня температуры уменьшает скорость образования окислов азота, и следовательно, их выход с дымовыми газами, Так как между периферийной и приосевой зонами происходит постоянный массообмен и постепенное выравнивание концентраций, избыточный кислород поступает из зоны горения топлива в зону ввода азотсодержащих сбросных газов. Чтобы избежать контакта с избыточным кислородом при вводе в топочную камеру целесообразно подавать а:зЬтсодержащие сбросные газы в объем топки после того, как стехиометрическое количество кислорода будет связано в СО2 и Н2О. Большая часть природного газа сгорает на расстоянии 0,1 диаметра камеры, а мазута 0,4 того же диаметра от горелок, поэтому указанная высота является оптимальной для установки сопл ввода азотсодержащих сбросных газов. Дальнейщее увеличение расстояния не будет положительно влиять на уменьшение выхода окислов азота, но приведет к неоправданному увеличению объема топки и снижению удельных весовых нагрузок (фиг.З) Целесообразно для обеспечения дожига ния сбросных газов и продуктов неполного горения топлива снабдить камеру соплами подачи воздуха, установленными на расстоянии 0.1-0,3 внутреннего диаметра кайеры по ходу газов от сопл ввода сбросных газов. Интервал для установки сопл подачи воздуха выбран по следующим соображе„иям. Нижний предел выбран из условия прогрева сбросных газов и первоначального их окисления за счет присутствующего в дымовых газах кислорода. Вторичный воздух подается только для дожигания продуктов неполнога горения уже после отчисления значительной части горючих сброеных газов при а 0.8-1,0. Верхний предел продиктован опасностью затягивания пребывания несгоревших компонентов высокотемпературной газовой смеси (водорода, окиси углерода, метана и т. д.) в объеме топки, и следовательно, неоправданного увеличения объема топочной камеры. Таким образом, предлагаемые место установки и взаимное расположение сопл ввода в топочную камеру азотсодержащих

сбросных газов и вторичного воздуха обеспечивают условия минимального образования окислов азота в топочной камере.

1. ТОПОЧНАЯ КАМЕРА ДЛЯ СЖИГАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содерI ётаричный жащая футерованную цилиндрическую камеру, топливные горелки, сопла для подачи сбросных газов, установленные, по касательной к мнимой окружности, отличающаяся тем, что, с целью улучшения санитарных показателей процесса горения азотсодержащих сбросных газов, диаметр мнимой окружности, по касательной к которой установлены сопла, составляет 0,35 - 0.55 внутреннего диаметра камеры, причем сопла ввода сбросных газов расположены на расстоянии 0,1-0,4 того же диаметра от топливных горелок по ходу газов. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена соплами подачи воздуха, установленными на расстоянии 0,1-0,3 внут% реннего диаметра камеры по ходу газов от сопл ввода сбросных газов. (Л Воздух. f /( азотсодержащие Газовые сдубки

5-r-j-L-(

.г

Wv NHif.

100-. 80

60-W-20-0 0,2 Q,4 0,6 0,8 W

Относительный диаметр 86ода сдросны)( 2азо6

d %

JL

тк