Способ опыления пламенных печей Советский патент 1991 года по МПК C21C5/38 C21C5/04 

Изобретение относится к отраслям народного хозяйства, имеющим пламенные промышленные печи, в частности к обжиговым, возгоночным, плавильным и другим печам, которые являются крупными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

Цель изобретения - снижение оксидов азота в печи.

Способ заключается в том, что в рабочем пространстве печи с помощью газоструйных излучателей создается акустическое поле в звуковом диапазоне частот 1000-4000 Гц при удельной мощности 0,2-0,3 Вт/м ,

При горении топлива образуется оксид азота (N0) все остальные оксиды азота являются производными от N0 и объединяются общей формулой МОХ.

Реакцию образования окиси азота можно записать следующим образом:

W

2NO

(1)

В результате реакции энтропия системы не меняется, поэтому и образуется М0} а не другие оксиды азота.

Данная реакция сильно зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше равновесие смещается вправо:

при образуется 0,61% N0;

при 3200°С образуется 4,48% N0;

при 4200°С образуется 10,0% N0.

В процессе горения в пламени возникают пульсации температуры, которые приводят к увеличению скорости химической реакции (1).

цвг

ГО

Ј ОЭ

to

4

В зоне горения топлива температура может достичь от 2000 до 3500°С, Данные температуры зависят от степени обогащения воздуха кислородом. При быстром снижении температуры факела равновесие реакции (l) смещается влево. Хорошо перемешанная смесь сжигается вблизи головки горелки.

9324

Акустическое поле способствует снижению пульсаций температуры в пламени, понижению энтропии всей системы, что приводит к смещению равновесия реакции (l) влево.

Наличие акустического поля приводит к снижению количества кислорода, идущего на образование оксидов азота,

Изобретение относится к металлургической промышленности и к отраслям, предприятия которых оснащены парком высокотемпературных печей. Цель изобретения - снижение окислов азота в печи. Это достигается путем создания акустического поля в звуковом диапазоне с частотой 1000-4000 Гц и удельной мощностью 0,2-0,3 Вт/м . Наличие акустического поля приводит к снижению количества атомарного кислорода, идущего на образование оксидов азота, что позволяет более полно сжигать горючие составляющие. 1 табл. i

Чтобы реализовать такие условия, соз- JQ что дает возможность к более полному дают тонкий плоский факел, его излучающая поверхность при этом максимальна, а температура по длине и сечению

факела быстро падает. Факел указанной формы обеспечивает снижение времени пребывания азота и кислорода в зоне высоких температур.

15

сжиганию горючих составляющих.

При мощности менее 0,2 Вт/м эффективность подавления образования NUy не превышает 10%. При мощности 0,2-0,3 Вт/м3 эффективность подавления образования N0 составляет 46%. При увеличении мощности (более 0,3 Вт/м3) эффективность подавления Взаимодействие акустического поляобразования Щ более 50%, однако,

с пламенем приводит к уменьшению пуль-20 при этом значительно возрастает уровень шума на рабочей площадке (Л 100 дБ), что не допустимо по правилам техники безопасности и санитарным нормам.

Конструкция газоструйного излучателя, работающего в диапазоне частот 1000-4000 Гц, проста в изготовлении. При увеличении частоты звука (f) более 4000 Гц необходимо увеличить мощв рабочем пространстве печи находится 30 ность излУчателей, так как снижается в пределах 1800-2200 К.проникающая способность звука на выВ ходе экспериментов изучают влияние на образование N0 мощности и частоты звука. Удельная мощность акустического поля, создаваемая в рабочем пространстве печи} лежит в интервале 0, 1-0,6 .

Наиболее существенное уменьшение N0 наблюдается в диапазоне мощностей звука, равных 0,2-0,3 Вт/м3. Дальней- 40 ковой мощности нужно затратить в шее повышение мощности приводит лишь «5 Раза больше энергии, чем для созк незначительному снижению N0. Сниже- «ания звуковой мощности в области ние содержания N0 при воздействиичастот 1000-4000 Гц.

акустических полей мощностью 0,2-Благодаря наличию акустического

0,3 Вт/м3, т.е. скачок эффективное- 45 поля Указанной характеристики в рабосаций температуры, а следовательно, и к уменьшению концентрации атомарного кислорода, что с нижает концентрацию МО в продуктах сгорания.

Эксперименты по определению влия- 25 ния акустического поля на снижение концентрации N0 в продуктах сгорания проводят на высокотемпературных пламенных печах, в которых температура

соких частотах пропорционально 1 f , При понижении частоты звука можно использовать излучатели меньшей звуковой мощности для получения удель- ной мощности 0,2-0,3 Вт/м , однако, такие излучатели имеют более сложную конструкцию и обладают низким КПД. Поэтому для создания той же звути , связано с подавлением пульсации температуры, что обеспечивает снижение оксидов азота в продуктах сгорания. Что касается меньших мощностей

чем пространстве печи создаются условия, при которых процессы образования оксидов азота замедляются и протекают не в полной мере. При этом обзвука (0,1-0,2 Вт/м3), то их недос- 50,-2-аз°ВаНие N°x Уменьшается на 46%,

Предлагаемый способ опробовывают на мартеновских печах. Одна мартеновская печь в обычном режиме работы выбрасывает в- атмосферу до 1,0-2,5 т

вести к еще большему снижению пульса- „. оксидов азота в сутки.

ций температуры, так как пульсацииВ головках мартеновской печи устанавливают газоструйные излучатели, рабочим газом для которых служит ко

таточно для подавления пульсаций, имея ввиду повышенную вязкость газа при высоких температурах. Мощности звука более 0,3 Вт/м3 не могут приуже подавлены, поэтому подвод дополнительной энергии (более 0,3 Вт/м3) нецелесообразен.

прессорный воздух давлением до

ность излУчателей, так как снижается проникающая способность звука на выковой мощности нужно затратить в «5 Раза больше энергии, чем для созсоких частотах пропорционально 1 f , При понижении частоты звука можно использовать излучатели меньшей звуковой мощности для получения удель- ной мощности 0,2-0,3 Вт/м , однако, такие излучатели имеют более сложную конструкцию и обладают низким КПД. Поэтому для создания той же звучем пространстве печи создаются условия, при которых процессы образования оксидов азота замедляются и протекают не в полной мере. При этом обпрессорный воздух давлением до

0,6 МПа. При работе газоструйных из- лучателей уровень шума в печи 130- 140 дБ, что соответствует удельной мощности 0,2-0,3 Вт/м8. Акустическое поле создается в звуковом диапазоне частотой 1000-4000 Гц. При этом уровень шума на рабочей площадке в пределах 80-86 дБ, что соответствует требованиям техники безопасности и санитарным нормам. Практически среднее содержание оксида азота в дымовых газах, выбрасываемых в атмосферу, снижается на 46%.

В таблице приведены данные по подавлению образования оксидов азота.

Формула изобретения

Способ отопления пламенных печей, 1 включающий подачу в печь топлива и окисления, сжигание топлива в факеле при пониженной температуре, о т л и - чающийся тем, что, с цель

снижения окислов азота в печи, келе создают акустическое поле

в фа- в звуковом диапазоне частот с удельной мощностью 5,2-0,3 Вт/м .