Способ сжигания горючих газообразных отходов Советский патент 1991 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к технике сжигания горючих газообразных отходов, преимущественно биогаза

Цель изобретения - интенсификация процесса, обеспечение устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшение образования оксидов азота.

Сущность способа состоит в раздельной принудительной подаче газа и воздуха в ограниченный цилиндрический объем, их перемешивании, воспламенении и горении в факеле при осуществлении подачи воздуха радиальными струями, при этом факел формируют из множества радиальных пламен путем внедрения в горючий газ радиальных струй воздуха в виде поперечных рядов этих

струй, газ подают к устьям воздушных струе по периферии объема, г оси пламен ооиеч- тируют воздушными струями перпендикулярно движению продуктов сгорания Продольные шаги между рядами пламен составляют 8-12 начальных диаметров сгруй предыдущего из каждых двух рядов струй по ходу продуктов сгорания.

Подача горючего газа по периферии рабочего объема создает возможность обеспе чения в одном районе - у кромки устьеь воздушных струй - трех условий, необходимых для осуществления процесса горения наличие горючего, окислителя и стабилизатора горения, последним является часть кромки устья, обращенная в сторону нябе

Ю

СЛ

о ел

тающего потока газа, которая разогревается в результате горения около нее смеси газа и воздуха, Таким образом обеспечивается существование множества микрофакелов на внутренней цилиндрической поверхности объема, что вместе с отказом От зоны обратных токов позволяет резко Увеличить теплонапряжение рабочего объема.

Микрофакельное сжигание на ограни- Цивающей цилиндрической поверхности Обеспечивает поворот микрофакелов в сторону выхлопа что интенсифицирует догорание, так как при повороте осуществляется турбулизация микрофакела , что приводит к активному перемешиванию горючего с Окислителем на всей длине микрофакела. Таким образом, сразу после поворота микрофакел заканчивается. Это позволяет отказаться от турбулизации хвоста радиальными скоростными струями (что Обычно применяют для ускорения догорания).

При сжигании биогаза по предлагаемому способу газ до смешения с воздухом ин- teHCHBHO прогревается как от излучения факела, так и от стенок объема, экранируя их от излучения горящего топлива, при этом метан биогаза подвергается пиролизу, выделяет микрочастицы углерода (сажи), а дву- фкись углерода также входящая в состав 0иогаза и являющаяся балластом, переходит в активную форму путем фотофрзгмен- fanHM при облучении ее светящимся (из-за предварительного пиролиза) факелом горящего биогазэ,

При работе на мапых тепловых нагруз- (сах срыва факела воздухом не происходит, так как горение перемещается на первые го коду газа микрофакелы.

Соблюдение продольного шага между рядами радиальных пламен, равным 8-12 начальных диаметров струй предыдущего из каждых двух рядов, струй по ходу продук- гов сгорания позволяет сократить содержание окислов азота в дымовых газах от 300 до 160 мг/м3.

Проведена экспериментальная-провер- ка способа при различных продольных шагах между рядами микрофакелов, результаты которой представлены на чертеже.

Видно, что оптимальная величина этого шага, соответствующая минимальному содержанию окислов азота в дымовых газах , равна 8-12 начальным диаметрам струй предыдущего ряда. Уменьшение продольного шага между рядами микрофакелов приводит к увеличению содержания окислов азота, а увеличение шага нецелесоо 5-

разно, так как для дальнейшего заметного снижения образования окислов азота не происходит, рабочий же объем увеличивается, что нецелесообразно с точки зрения капитальных затрат на реализацию способа.

Способ осуществляется следующим образом,

Биогаз подается в замкнутый цилиндрический объем, где при помощи газораспре0 делителя, например газовой форсунки, распределяется вдоль стенок объема. Через два (или больше) кольцевых ряда отверстий в поток подготовленного газа внедряются воздушные струи, на основе которых и фор5 мируются микрофакелы.

Биогаз до перемешивания его со струями воздуха подвергается пиролизу вплоть до появления твердой фазы (мелкодисперсного углерода) при его подогреве практиче0 ски без доступа воздуха, происходит фотофрагментация содержащейся в биогазе двуокиси углерода путем облучения биогаза излучением полученного сажистого пламени, которое приобретает в этой связи

5 непрерывный спектр излучения, усиливающий фотофрагментацию двуокиси углерода. Перемешивание воздуха с газом и горение начинается на кромке воздушных отверстий со стороны набегающего потока газа, в

0 результате эта часть кромки отверстия разогревается и становится стабилизатором горения каждого отдельного микрофакела.

П р и м е р. На станции аэрации к сушилке, предназначенной для сушки осадков

5 сточных вод, установлены два теплогенератора для сжигания биогаза с производительностью по 475 м3/ч каждый.

Состав биогаза, %:СЬМ58; N27:02 1,1; S 0,2; С02 33,7.

0Теплотворная способность 5000 ккал/нм .

Биогаз получают из метантенков, находящихся на территории станции.

Каждый теплогенератор состоит из корпуса, заключенной в него цилиндрической

5 жаровой трубы диаметром 390 мм, на поверхности которой с фронта со стороны подвода газа выполнены два кольцевых ряда отверстий: первый диаметром 10 мм, второй диаметром 20 мм с шагом между рядами 100

0 мм. На концевой стороне жаровой трубы выполнен ряд отверстий диаметром 80 мм для подвода воздуха на разбавление дымовых газов до требуемой температуры. Газовая форсунка располагается с фронта по оси

5 жаровой трубы.

На номинальной нагрузке теплогенератора расход воздуха составляет 8000 м /ч. Воздух в теплогенератор подается через патрубок размером 400x600, расположенный на корпусе, затем проходит в кольцевой

канал между корпусом и жаровой трубой, откуда черезжольцевые ряды отверстий поступает в жаровую трубу.

Воздух, поступающий в жаровую трубу через отверстия диаметром 10 и 20 мм, перемешивается с продольно движущимся непосредственно у стенки горючим газом и образует множество радиально направленных мелких струй-факелов, при этом часть кромки отверстия, которая обращена в сторону газораздаточного устройства, нагревается до красного цвета и становится стабилизатором горения каждого отдельного микрофакела.

При переходе сушилки на холостой ход расход плавно уменьшается до Юнм /ч с сохранением полного расхода воздуха. При этом горение переходит на саму газовую форсунку, где отсутствуют скоростные потоки воздуха, которые могли бы сорвать газо- ёый факел, этим обеспечивается устойчивое горение на малых нагрузках.

Полнбта выгорания составляет 99,95% за счет постоянно имеющегося поперечного перемешивания каждой струи-факела, обеспечиваемого их поворотом в сторону

выхлопа, т.е. постоянным изменением направлениях их движения с радиального на продольно-осевое.

Небольшой начальный диаметр струифакела обеспечивает относительно быстрое (в процессе поворота) и полное выгорание топлива, а применение определенной величины шага между рядами отверстий позволяет снизить содержание окислов азота.

Ф о р му л а и зо б рете н и я

Способ сжигания горючих газообразных отходов, включающий раздельную принудительную подачу последних и воздуха

в реакционную камеру, их перемешивание, воспламенение и горение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, обеспечения устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшения образования оксидов азота, осуществляют пристенную подачу газообразных отходов, а подачу воздуха ведут перпендикулярно через ряды отверстий в стенках реакционной камеры, при этом расстояние между рядами воздушных струй составляет 8-12 диаметров струй.

Изобретение относится к технике сжигания горючих газообразных отходов, преимущественно биогаэа, для получения теплоносителя для теплоиспользующих установок и может быть использочзно при сжигании других горючих газов. Цель изобретения - интенсификация процесса, обрс- печение устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшение образования окг/ дов азота. Для этого осуществляют ную подачу газообразных ..оп г реакционную камеру, а подачу воздуха ведут перпендикулярно через ряды отверстий в стенках камеры, при этом расстояние меч- ду рядами воздушных с i руй составляет 8 1 диаметров струй. Такая организация про цесса обеспечивает формирование множе ства факелов, горение которых происход ч в оптимальных условиях с высокой эффективностью. 1 ил

SOX

лг/я

SOQ -- Soo.. №о-- 300-Soo-/00-