Устройство для дожигания отбросных газов Советский патент 1986 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности.

изобретения является увеличение степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа, а также увеличение диапазона регулирования производительности.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - график зависимости длины факела от скорости воздушного потока; на фиг. 4 - пример выполнения устройства.

Устройство для дожигания отбросных газов состоит из теплоизолированного корпуса 1, имеющего патрубок 2 для входа отбросных газов и патрубок 3 для вывода обезвреженных газов. Внутри корпуса 1 расположена горелка для сжигания топливного газа, например природного. Горелка состоит из газоподводяших труб 4 с патрубками 5, имеюшими отверстия 6 для истечения топливного газа. В каждом патрубке 5 выполнены два отверстия, из которых тонливный газ истекает во взаимно противоположных направлениях. Патрубки 5 снабжены уголковыми стабилизаторами 7 горения, расположенными относительно друг друга с зазорами для прохождения отброс«ч го газа, причем отверстия в патрубках 5 расположены в теневой зоне стабилизатора. Внутренний объем корпуса 1 между горелкой и выходным патрубком 3 образует камеру 8 горения.

Устройство работает следуюш,им образом. Отбросный газ, содержаший токсичные органические примеси, подается через патрубок 2 и далее проходит через зазоры между уголковыми стабилизаторами горения. За уголками стабилизаторов, представляюш,ими собой тела плохо обтекаемой формы, образуются теневые зоны, внутри которых располагаются вихревые потоки. В теневые зоны вводится топливный газ, который устойчиво сгорает в широком диапазоне расходов топлива и отбросного газа, причем продукты горения топливного газа интенсивно смешиваются с отбросным газом. В результате смешения отбросный газ повышает свою температуру, и вредные органические примеси сгорают. Б камере 8 горения сгоревшие газы некоторое время выдерживаются и через патрубок 3 удаляются в атмосферу.

Основной узел предлагаемого устройства для дожигания - уголковый стабилизатор, в теневой зоне которого выполнены патрубки с газовыми соплами, ориентированными по длине уголков. Сопла направлены навстречу друг другу. Для предотвращения наложения газовых факелов встречных сопел, приводящего к неполному сгоранию

топлива, расстояние между последними L не должно быть меньше двойной длины факела L0 при максимальной нагрузке, т. е.

L 2/,Ф

Длина свободного диффузионного газового факела определяется формулой Левченко

Ф OAf/ Г 0,17

5 20/({) dr s-dr

где/-Ф - длина факела, м;

df -диаметр газового сопла, м; Wr - скорость истечения газа, м/с; g - ускорение силы тяжести, м/с; К. - коэффициент, зависяш,ий от рода газа (для природного газа /(1,5). В то же время, если факел распространяется вдоль какой-либо поверхности, его длина существенно зависит от расстояния между осью газового сопла и данной поверхностью.

При уменьшении расстояния между газовой струей и стенкой длина факела возрастает, что связано с уменьшением поверхности турбулентного обмена струи с окружающей средой. В таких случаях рекомендуется рассчитывать длину газового факела по формуле, аналогичной формуле Левченко, но включающей коэффициент К, учитывающий влияние стенки 2

25/(()° dr g-dr

(для природного газа)

При расстоянии С до стенки, равном 5, 10, 20, 30, 40 и 60 мм, коэффициент К равен

1,2, 1,16, 1,09, 1,05, 1,02 и 1,0 соответственно. Кроме этого, на длину газового факела, распространяющегося вдоль тыльной стороны стабилизатора, оказывает влияние воздушный поток, набегающий на стабилизатор.

При увеличении скорости набегания возрастает разрежение в теневой зоне стабилизатора, что вызывает интенсификацию циркуляционных течений и, как следствие, уменьшение длины факела.

Проведенные исследования позволили определить зависимость длины газового факела от скорости набегающего потока воздуха (фиг. 3, диаметр газового сопла dr 1 мм, скорость истечения газа 24,2 м/с)Математическая обработка опытных данных дает следующую зависимость для определения длины газового факела в теневой зоне уголкового стабилизатора

1Ф Loexp(-0,Wb),

U720.l

где Lo 257((-) dr

Wb-скорость воздушного потока, м/с. Пример расчета выполнения конкретного устройства (фиг. 4). Исходные данные: расход вентвыброса G 2000 коэффициент избытка воздуха а 2,0; топливо - природный газ; диаметр газовых сопел dr 4,0 мм; давление природного газа Pf 600 мм вод. ст.; скорость воздушного потока, Wb Ю м/с; давление воздуха РЬ 10,0 мм вод. ст. Расход природного газа а-Х-9,81-«2- / где 9,81 - количество воздуха, необходимое для сжигания 1 м газа с ,0. Расход газа через одно сопло g 3600Х/.,43 нм/ч, где/с - площадь газового сопла, 1 0,8 - коэффициент расхода; 9,8 - ускорение силы тяжести, 0,784-плотность газа, кг/нм. Количество сопел „ |«23. Приняв расстояние от оси газового сопла до поверхности уголкового стабилизатора С 20 мм, определяют длину факела по формуле 1Ф Loexp(-0,Wb), где/.о 25/((), т. е. Lo 0,97 м; U 0,36 м. Плош.адь воздушных щелей //, 0,056 м. Принимают длину одного уголкового стабилизатора / 1,6 м и размещают в теневой его зоне четыре газовых сопла, тогда количество стабилизаторов m 6, а зазор между ними мм. Расстояние между смежными патрубками L 0,36 м. Более интенсивное смесеобразование продуктов горения топливного газа с отбросным газом достигается в результате истечения топливного газа вдоль уголкового стабилизатора горения и образования вторичных вихревых зон вокруг истекающих струй топливного газа. Одновременно упрощается конструкция горелочного устройства. С целью увеличения диапазона регулирования производительности устройства для дожигания отбросных газов газовые патрубки смежных уголковых стабилизаторов расположены в шахматном порядке, при этом достигается более полное перекрытие горящими факелами топливного газа всего поперечного сечения камеры горения при малых расходах топлива, способствующее улучшению смесеобразования. Интенсивное смешение отбросного газа с продуктами горения топливного газа и наличие вихревых зон за уголковыми стабилизаторами горения позволяют производить процесс обезвреживания при более низких температурах в топочном пространстве, результатом чего является уменьшение расхода топливного газа на процесс обезвреживания.

ф1/г.

7

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОТБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее теплоизолированный корпус с входным и выходным патрубками и горелку с уголковыми стабилизаторами горения, расположенную в плоскости, перпендикулярной оси камеры горения, и перекрывающую все ее сечение, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа. оно снабжено размещенными в теневой зоне уголковых стабилизаторов горения патрубками с отверстиями, ориентированными по длине уголков, причем расстояния L между встречными отверстиями смежных патрубков равны L Loexp(-Q,Wb (г(-)«-7; gd К - коэфффициент, учитывающий влияние стенки; dг - диаметр газового сопла; Wi- скорость истечения топливного газа; We.- скорость набегающего потока возi духа. 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, (Л что, с целью увеличения диапазона регулирования производительности, патрубки смежных уголковых стабилизаторов горения расположены в щахматном порядке. ГчЭ 05 00 00 00 О5

Nb