Устройство для дожигания отбросных газов Советский патент 1992 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в металлургической, химической, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности для обезвреживания отбросных газов, содержащих смолистые вещества и другие токсичные компоненты.

Известно устройство для сжигания отбросных газов 1, содержащее футерованную камеру сгорания, газоходы, патрубки подачи отбросного газа и смесители.

По патрубкам подачи отбросный газ подается в смесители, в которых струи отбросного газа инжектируют воздух, образовавшаяся газовоздушная смесь поступает в камеру сгорания. Расположение смесителей в известном устройстве на различных уровнях поверхности и открытые торцы камеры сгорания при ее малых габаритах значительно снижают полноту дожигания вредных компонентов, поскольку токсичные составляющие отбросного газа, поступающие из верхних смесителей, не успев сгореть, покидают рабочее пространство камеры сгорания необезвреженными.

Кроме того, в газоходах и смесителях известного устройства и в патрубках подачи отбросного газа происходит конденсация смолистых веществ на их внутренних стенках, в результате чего в газоходах возможны самовозгорание и частые остановки очистного устройства для очистки от смолистых веществ.

Недостатком известного устройства для сжигания отбросных газов - значительное количество подсасываемого воздуха в камеру горения, поскольку камера сгорания открыта с обеих сторон, вследствие этого

VI СО

ю

00

увеличивается расход топлива, необходимый для нагрева балластного воздуха до температуры обезвреживания токсичных компонентов, содержащихся в отбросном газе.

Известно устройство для дожигания отходящих газов 2, содержащее камеру дожигания, горелки дополнительного топлива, щель для подсоса воздуха, съемный колпак.

Недостатком известного устройства для дожигания отходящих газов - неудовлетворительный тепломассообмен воздушных потоков и продуктов сгорания, истекающих из сопел горелок. Через кольцевую щель (вследствие инжектирующего действия истекающих струй продуктов сгорания) в камеру сгорания подсасывается хо- лодный воздух. В результате этого снижается полнота дожигания отбросного газа, в камере горения образуются низкотемпературные зоны, из которых отходящий газ уходит из рабочего пространства не полностью обезвреженным.

Наиболее близким к изобретению является устройство для дожигания сбросных газов 3, содержащее футерованную цилиндрическую камеру, сопла подучи сбросных газов, горелку дополнительного топлива, го- релочный туннель и установленный в камере дожигания за горелочным туннелем рассекатель в виде диска, расположенный в плоскости нижнего уровня сопел подачи сбросных газов.

Недостатком известного устройства для дожигания отбросных газов - низкая полнота дожигания токсичных компонентов. Как правило, температура окружающей среды всегда ниже температуры отходящих газов из технологического объекта, поэтому при наличии в газовой фазе смолистых веществ в газоходе между технологическим объектом и газоочистным устройством происходит конденсация смолистых веществ на внутренних стенках газохода.

По мере роста температуры в газоходе происходит самовозгорание отложенных смолистых веществ, в результате чего преждевременно выходят из строя как газоходы, так и устройство для дожигания в целом.

Использование пара для обогрева газохода отбросного газа между технологическими объектом и газоочистным устройством не решает проблемы, поскольку усложняется конструкция устройства и увеличивается стоимость ее эксплуатации.

Цель изобретения - увеличение полноты дожигания отбросного газа за счет интенсификации тепломассообмена между

продуктами сгорания топлива, окислителем и отбросным газом.

Цель достигается тем, что топочная камера установлена непосредственно на технологический объект, при этом исключается газоход отбросного газа, в котором происходила конденсация смолистых веществ, а топочная камера герметизирована с технологическим объектом.

Интенсивному смещению отбросного газа с окислителем с продуктами сгорания способствует наличие в газоочистном устройстве пережима (кольцевой щели) и расположение сопел подачи топлива и воздуха

вдоль кольцевой щели, именно в области выхода отбросного газа.

Цель достигается тем, что в топочной камере над пережимом соосно с ее продольной осью смонтировано инжекционное устройство в виде усеченного конуса, предназначенного для создания рециркуляции газов в рабочем пространстве топки.

Общими признаками изобретения и прототипа являются камера горения, разделенная пережимом - рассекателем, тангенциальная установка горелок, сопла подачи отбросного газа, дымоотводящий канал.

По сравнению с прототипом существенным отличительным признаком является

герметичная компановка газоочистного устройства (топочной камеры) непосредственно с технологическим объектом, а также установка в топочной камере соосно с ее продольной осью инжекционного устройства (вставки) в виде усеченного конуса, расположенного над пережимом - рассекателем.

Это обеспечивает всей предлагаемой совокупности признаков соответствие критерию новизны.

Наличие пережима в газоочистном устройстве способствует более полному смещению отбросного газа с воздухом и раскаленными продуктами сгорания вследствие образования зоны пониженного давления над пережимом.

Расположение воздушных сопел вдоль кольцевой щели, именно в области выхода отбросного газа, также интенсифицирует

процесс смешения окислителя с отбросным газом в зоне высоких температур.

Расположение и герметизация газоочистного устройства непосредственно на технологическом объекте исключают газоход

отбросного газа от технологического объекта до газоочистного устройства, в котором ранее происходили конденсация и возгорание отложенных смолистых веществ при транспортировке отбросного газа.

При герметизации газоочистного устройства с технологическим объектом исключаются подсосы воздуха в его рабочее пространство, вследствие чего сокращается расход топлива и уменьшается материалоемкость газоочистного устройства.

Наличие в предлагаемой конструкции инжекционной вставки в виде усеченного конуса позволяет фбеспечить равномерное смывание внутренних стенок топочной камеры и обеспечить более полный контакт отбросного газа и окислителя с продуктами сгорания, а также позволяет существенно интенсифицировать процесс тепломассообмена между отбросным газом и продуктами сгорания, что в конечном счете приводит к увеличению производительности и лучшему использованию топлива в топочной камере и способствует увеличению полноты дожигания токсичных компонентов в отбросном газе вследствие интенсификации тепломассообмена в газоочистном устройстве. За счет рециркуляции газов вокруг инжекционной вставки нагрев отбросного газа осуществляется не отдельными струями, истекающими из сопел горелок, а всем объемом газа, заполняющим рабочее пространство камеры горения газоочистного устойства. Обеспечивается при этом доставка продуктов рециркуляции к корню факела горелок, что и определяет интенсивность и равномерность нагрева. При этом сокращается время выравнивания температур в рабочем пространстве топки, а время пребывания токсичных компонентов газя в зоне высоких температур увеличивается вследствие наличия циркуляционных зон (раскаленных продуктов сгорания) в вертикальной плоскости вокруг инжекционного устройства.

Таким образом, разница в результатах работы устройства-прототипа и предлагаемого устройства позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого критерию существенных отличий.

На фиг. 1 изображено устройство для термического дожигания отбросных газов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство включает футерованную топочную камеру 1 (газоочистное устройство, оборудованную тангенциально установленными горелками 2 и соплами 3 подачи воздуха, которые расположены непосредственно над пережимом-диском 4 из жаропрочного материала, образующего с внутренними стенками корпуса кольцевую щель 5 (пережим), для рециркуляции отбросного и греющего газов (продуктов сгорания) в рабочем пространстве топочной камеры 1 установлено инжек- ционное устройство 6, для исключения

подсосов воздуха в рабочее пространство топочной камеры 1 газоочистное устройство снабжено кольцевым ножом 7, который входит в песочный затвор 8, расположенный на

технологическом объекте 9, между вытяжным зонтом 10 и верхней частью корпуса топочной камеры 1 выполнена кольцевая щель 11 для подсоса холодного воздуха, необходимого для снижения температуры

0 продуктов сгорания в дымовой трубе до заданной температуры. Для поддержания в топочной камере 1 заданного разрежения в дымоотводящем канале 12 установлен регулирующий дроссель 13.

5 Устройство для термического дожигания отбросного газа работает следующим образом.

Отбросный газ, отходящий из технологического объекта 9, содержащий продукты

0 возгонки, вредные компоненты и смолистые вещества, непосредственно поступает в газоочистное устройство 1 через кольцевую щель 5, вдоль которой расположены сопла 3 подачи воздуха. Вследствие этого проис5 ходит полное смешение всего объема отбросного газа с воздухом (окислителем)..

В зоне высоких температур отбросный газ с окислителем увлекается потоком рас каленных продуктов сгорания и образует

0 контур рециркуляции вокруг стенок инжекционного устройства 6. Вследствие образования циркуляционных зон у стен инжекционного устройства б увеличивается траектория движения частиц отбросного га5 за, а значит и увеличивается время пребывания токсичных компонентов в высокотемпературной зоне топочной камеры 1, что в свою очередь способствует увеличению полноты дожигания вредных

0 примесей в отбросном газе.

Циркуляционные зоны вокруг инжекционного устройства 6 образуются вследствие разности статических давлений в периферийной и центральных зонах над пережи5 мом (диском 4).

На границе рециркуляционных зон происходит интенсивный массообмен между газом циркуляционной зоны и основным потоком отбросного газа. При этом на границе

0 циркуляционных зон возникают мощные возмущения, вихри, которые создают значительные пульсации скорости. Эти возмущения распространяются в глубь потока и заметно его турбулизуют, что в конечном

5 счете определяет характер смешения всех компонентов в потоке и процесс их полного сжигания.

Обезвреженные газы разбавляются холодным воздухом, подсосанным через щель 11, поступают под вытяжной зонт 10 по дымоотводящему каналу 12 и выбрасываются в атмосферу.

Наряду с увеличением полноты дожигания вредных веществ в предлагаемом устройстве вследствие герметизации топочной камеры 1 значительно сокращаются подсосы воздуха в ее рабочее пространство, что позволяет снизить расход топлива на обезвреживание отбросного газа и значительно снизить материалоемкость газоочистного устройства в целом.

Непосредственное расположение газоочистного устройства 1 на технологическом объекте 9 позволяет увеличить надежность работы газоочистного устройства 1, поскольку исключается зарастание газопроводов отбросного газа.

Таким образом, разница в результатах известного устройства и предлагаемого позволяет сделать вывод о соответствии критерию положительного эффекта.

Устройство для дожигания газов будет использовано на Днепровском электродном заводе.

Экономический эффект получается за счет уменьшения подсосов атмосферного воздуха в устройстве для дожигания отбросных газов, в результате чего значительно и 5 сокращается расход природного газа на процесс термического обезвреживания отбросных газов.

Формула изобретения Устройство для дожигания отбросных 10 газов, содержащее теплоизолированный корпус, расположенный по его центру рассекатель, тарелочное устройство и дымоот- водящий канал, отличающееся тем, что, с целью увеличения полноты дожига- 15 ния отбросного газа за счет интенсификации тепломассообмена между продуктами горения топлива, окислителем, и отбросным газом, оно снабжено размещенной над рассекателем инжекционной вставкой, выпол- 20 ненной в виде перевернутого усеченного конуса, а тарелочное устройство установлено над рассекателем и выполнено в виде тангенциально установленных сопел подачи воздуха и топлива.

25

Использование: для охраны окружающей среды при обезвреживании отбросных газов, содержащих смолистые вещества и другие токсичные компоненты. Сущность изобретения: устройство для дожигания отбросных газов установлено непосредственно на технологический объект и герметизировано с ним, а сопла подачи воздуха 3 и горелки 2 расположены над кольцевой щелью 5 в зоне выхода отбросного газа. В топочной камере 1 над пережимом 4 соос- но продольной оси смонтировано инжекци- онное устройство 6 в виде усеченного конуса, предназначенного для создания рециркуляции газов в рабочем пространстве топки, 2 ил.

8

Фиг