Камера дожигания окиси углерода в технологических газах Советский патент 1992 года по МПК F27D17/00 

D

ш,А

XJ

СИ

Изобретение относится к металлургии и химической промышленности, а именно к устройствам для дожигания окиси углерода.содержащейся в технологических газах, отходящих из металлических печей и химических реакторов. Цель изобретения - снижение металлоемкости и выбросов в атмосферу экологически вредных веществ. Печной газ попадает в патрубок 1 камеры дожигания посредством выхлопной трубы 3 диаметром 0,3-0,6 калибра патрубка. За счет инжекции воздуха через тангенциальные каналы 5, расположенные на расстоянии 1-2 калибра патрубка 1, со стороны торца 2, в который введена труба 3, происходит дожигание окиси углерода. Продукты сгорания удаляются через тангенциальный газоотвод 4. Полнота сгорания достигается за счет тангенциальной подачи воздуха и газоотвода 4, а также за счет того, что длина патрубка 1 составляет 6-8 его калибров, что обеспечивает полноту перемешивания воздуха и печного газа. 2 ил.Счивх-я

фиг. 1

Изобретение относится к металлургии и химической промышленности, а именно к устройствам для дожигания окиси углерода, содержащейся в технологических газах, отходящих из металлургических печей и химических реакторов.

Цель изобретения - снижение металлоемкости и выбросов в атмосферу экологически вредных веществ.

На фиг. 1 изображено устройство,разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Камера дожигания состоит из полого цилиндрического патрубка 1, торцы которого закрываются плоскими фланцами 2. В одном из фланцев имеется отверстие, через которое коаксиально патрубку в объем камеры введена выхлопная труба печи 3 для подвода технологических газов в камеру дожигания.

Продукты горения из камеры дожигания отводятся через тангенциально установленный газоход 4 за счет создания в нем разрежения. Атмосферный воздух в нее засасывается через установленные на разных уровнях тангенциальные каналы 5, внутри которых сооружены шиберы для регулировки количества засасываемого воздуха.

Камера работает следующим образом.

Печной газ посредством выхлопной трубы 3 подается в патрубок 1, где происходит дожигание окиси углерода за счет эжекции воздуха через каналы 5 в камеру 1. Продукты дожигания печных газов отводятся через патрубок 4,

Геометрические параметры камеры определялись на специальной модели. Диаметр D патрубка 1 составил 0,2 м, высота L 1,2 м. Патрубок ограничивался глухими торцами 2. В нижний торец вводилась выхлопная труба 3 печи для ввода технологических газов. Диаметр d выхлопной трубы изменял ся в пределах 0,03-0,15 м. Глубина h ввода трубы в камеру варьировалась в пределах 0-0,15 мм. Для тангенциального подсоса атмосферного воздуха в патрубок вдоль двух его диаметрально противоположных образующих были сделаны прорези, в которые устанавливались секционированные каналы 5. Это давало возможность путем открытия или закрытия отдельных секций варьировать в пределах 0,15-1,0 м расстояние 1 от нижнего торца патрубка до верхней стенки воздухоподводящего канала. Воздух отводился через газоход 4 прямоугольного сечения высотой 12 мм и шириной 4 мм. Газоход располагался непосредственно под верхней крышкой и был сориентирован тангенциально патрубку 1. Технологический газ моделировался нагретым до 85°С воздухом. С целью предотвращения теплопотерь

через стенки цилиндрической камеры, она была теплоизолирована слоем каолиновой ваты толщиной 50 мм. В ходе опытов измерялись поля скоростей и температур газа в

патрубке 1 в сечениях, расположенных на различном удалении от его торца. Мерой завершения процесса перемешивания нагретого воздуха с холодным атмосферным являлось постоянство температур газа по

поперечному сечению патрубка 1.

После анализа результатов опытов сделаны следующие выводы: глубина h ввода выхлопной трубы 3 в патрубок 1 камеры дожигания существенно не влияет на процесс перемешивания газов: процесс перемешивания практически завершается на. расстоянии 6-10 диаметров d выхлопной трубы при условии, что воздухоподводящие каналы 5 расположены не далее двух диаметров D патрубка от его нижнего торца, т.е.

i 2D; оптимальное отношение -- 0,3-0,6,

при -р- 0,3 значительно увеличивается

сопротивление камеры дожигания без существенной интенсификации процесса перемешивания: путем изменения живого сечения каналов 5 можно в широких пределах варьировать соотношение количества

атмосферного воздуха и технологических газов: профиль тангенциальной составляющей скорости газа практически не отличается от известных профилей, полученных для циклонов различных конструкций. В предлагаемом устройстве не обнаружен характерный для циклоннных камер обратный кольцевой ток.

Ввод воздуха по тангенциальным панелям у одного торца цилиндрического патрубка и отсос продуктов горения по газоходу тангенциально, но расположенному у другого торца патрубка, создают условия для закрутки газовых потоков в рабочем обьеме камеры дожигания. При этом введенный по центру патрубка технологический газ также вовлекается в закрученное движение. Тем самым создаются благоприятные условия интенсивного перемешивания реагирующих газов - кислорода и окиси

углерода. Интенсивное перемешивание газообразных реагентов создают предпосылки для завершения процесса горения в меньшем (чем при поступательном движении газового потока) обьеме, а следовательно, при меньшей поверхности, т.е, меньшей металлоемкости корпуса камеры дожигания.

Для предложенной конструкции камеры дожигания длина патрубка рекомендуется 6-8 калибра, Меньше 6 калибра процесс

смешения реагентов еще не будет завершен выходе камеры дожигания, что может привести к выбросу оксида углерода в атмосферу. Увеличение длины патрубка более 8 калибра нецелесообразно, поскольку в этом случае увеличивается металлоемкость камеры без улучшения эффективности сгорания (процесс смешивания завершается еще до 8 калибра).

Уменьшение диаметра выхлопной трубы менее чем 0,3 калибра патрубка приводит к увеличению сопротивления камеры дожигания без улучшения условий перемешивания реагентов. С другой стороны увеличение этого параметра выше 0,6 калибра приводит к существенному уменьшению скорости входа атмосферного воздуха в камеру дожигания, т.е. к,резкому снижению уровня крутки газовых потоков, а следовательно, к ухудшению условий перемешивания газовредных реагентов. Последнее обстоятельство приводит к затягиванию процесса горения в пространстве, т.е. для достижения условия полного сгорания необходимо удлинить камеру дожигания сверх 8 калибра, либо допустить выброс оксида углерода в атмосферу.

Что касается необходимости условия распределения каналов подсоса воздуха по высоте патрубка на 1-2 его калибра, то это обусловлено следующим обстоятельством. Ввод воздуха на высоте более 2 калибров приводит к уменьшению пути перемешивания реагентов, следовательно, на выходе из камеры дожигания оксид углерода может оказаться несгоревшим. При сосредоточении ввода воздуха на расстоянии менее, чем 1 калибр патрубка, в связи с тем, что объем подсасываемого воздуха (при больших концентрациях оксида углерода в технологических газах) может быть в несколько раз больше, чем обьем технологических газов, происходит резкое снижение температуры смеси. Это, в свою очередь, приводит к прекращению процесса горения и выбросу оксида углерода в атмосферу.

Важным условием для надежной (в смысле полноты сгорания оксида углерода) работы камеры дожигания является снабжение каналов подсоса атмосферного воздуха шиберами. В технологических газах концентрация оксида углерода в процессе работы печи может колебаться в широких пределах, следовательно, для соблюдения постоянства условий работы камеры до стехиометрического соотношения реагентов (т.е. для

предотвращения выброса в атмосферу оксида углерода) необходимо автоматическое

регулирование количества подсасываемого

воздуха. При постоянном значении разрежения на выходе камеры дожигания это .lerко достигается путем открытия или закрытия шиберов. При этом контроль за полнотой сгорания оксида углерода производится на выходе камеры дожигания.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н I я

Камера дожигания окиси углерода в технологических газах, содержащая стационарный газоход, примыкающий к нему патрубок с отверстиями, расположенными

по его периметру, и каналы для подсоса атмосферного воздуха через эти отверстия, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости и выбросов в атмосферу экологически вредных веществ, камера снабжена тангенциальным газоотводом для выхода продуктов сгорания и цилиндрической выхлопной трубой, соединяющей стационарный газоход печи с патрубком камеры дожигания, а также шиберами, причем каналы для подсоса воздуха расположены тангенциально, шиберы установлены в каналахдля подсоса воздуха, патрубок камеры дожигания выполнен в виде полого цилиндра длиной 6-8 его калибра с

газонепроницаемыми торцами, выхлопная труба -диаметром 0,3-0,6 калибра патрубка и подведена к одному из торцов, газоотвод расположен со стороны другого торца, а каналы для подсоса воздуха выполнены на

расстоянии 1-2 калибра патрубка камеры со стороны торца, в который введена выхлопная труба.

ZZHZJi

фи.2