Способ сжигания топлива Советский патент 1992 года по МПК F23C11/00 

сл

Использование: для ступенчатого сжигания топлива в химической, нефтехимической отраслях промышленности. Сущность изобретения: в зону горения вводят потоки дымовых газов и распыленной воды, а встречно потоку топливовоздушной смеси (ТВС) межьярусно подводят третичный воздух. При этом дымовые газы предварительно смешивают со встречным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над верхним потоком ТВС, доля которого равна 20-25% от общего его количества. Кроме того, расход вторичного воздуха составляет 20 - 25%, а третичного - 8 - 10% or его общего количества. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике и предназначено для ступенчатого сжигания топлива в различных огнетехнических установках, в основном для энергетических котлов, печей, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен способ сжигания топлива путем подачи в первую зону горения водомазут- ной эмульсии и воздуха с коэффициентом избытка а, ( и отвода продуктов сгорания во вторую зону горения с одновременной подачей в нее топлива и воздуха с коэффициентом избытка «2 1. В качестве топлива, подаваемого во вторую зону горения, используют горючий газ.

Известен также способ сжигания топлива путем подачи в зону горения двумя ярусами потоков топливовоздушной смеси с коэффициентом избытка воздуха в нижнем

ярусе а 1 и в верхнем ярусе OB 1, и еаода в зону горения потоков дымовых газов и распыленной воды.

Наиболее близким техническим решением является способ сжигания топлива путем подачи в зону горения топливовоздушной смеси (ТВС) двумя спутными ярусными потоками и периферийных им потоков ьторичного воздуха, встречного межъярусного подвода третичного воздуха и ввода в зону горения дымовых газов и распыленной воды.

Недостатком данного способа является недостаточно глубокое снижение содержания вредных примесей в продуктах сгорания.

Цель изобретения -снижение содержания вредных примесей в продуктах сгорания.

3

00

со W

о

Испопьзование предлагаемого способа сжигания топлива обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: достигается более глубокое снижение содержания вредных примесей в продуктах сгорания - концентрация оксидов азота - на 85%, ПАУ - на 80%: обеспечивается полнота сжигания топлива

Поставленная цель достигается тем, что в способе сжигания топлива путем подачи в зону горения ТВС двумя спутными ярусными -потоками и периферийных им потоков вторичного воздуха, встречного межъярусного подвода третичного воздуха и ввода в зону горения дымовых газов и распыленной воды, дымовые газы предварительно смешивают с вторичным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над верхним потоком ТВС, при этом расход вторичного воздуха составляет 20-25% от его общего количества. Кроме того, расход третичного воздуха составляет 8 - 10%, а отбираемого первичного воздуха - 20 - 25% от его общего количества.

На фиг. 1 изображена топка котла; на фиг. 2 - изменение концентраций оксидов азота (Сшх) (кривые 1 и 2) и потери тепла с химическим недожогом топлива (qs) (кривые 3, 4) от долей вторичного воздуха (&) при ступенчатом сжигании газа и мазута с вводом дымовых газов (г 0,2) (кривые 1,3) и без (г 0) (кривые 2,4), на фиг 3 - изменение концентраций оксидов азота ( CNOX) (кривые 1,2) и потери тепла с химическим недожогом топлива (qs) (кривые 3,4) от долей дымовых газов (г) при & 0 (кривые 1.3) и при дг 0,2 (кривые 2,4); на фиг. 4 - изменение относительных концентраций Б(а)П и других ЛАУ (кривая 1) и КПД брутто котла (кривая 2) от количества вводимой влаги (qt) при 62 0,2, г 0,2.

Предлагаемый способ реализуется в топке котла, содержащей корпус 1. горелки нижнего и верхнего ярусов 2 для подачи обогащенной топливовоздушной смеси с а 1, воздуховоды периферийного вторичного 3 и центрального первичного воздуха 4 для подачи его в горелки 2, шлицы 5 подачи части первичного воздуха спутной струей над верхним потоком ТВС, шлицы 6 подачи встречного межъярусного подвода третичного воздуха, воздуховоды 7 для подачи ды- мовых газов, воздуховоды 8 для подачи первичного воздуха в шлицы 5, шиберы 9, 10 для регулирования расхода первичного воздуха и рециркулирующих дымовых газов

соответственно, форсунки 11 для впрыска воды.

Пример 1. В топку котла спутными вертикальными потоками подают обогащенную топливовоздушную смесь С а 1 с рециркулируемыми дымовыми газами через горелки 2 верхнего верхнего и нижнего ярусов. Для этого открывают шиберы 9 и 10 и воздух из центрального потока поступает в шлицы 5, а дымовые газы из воздуховодов 7 - в периферийный вторичный воздух горелок 2. Такая организация подачи топливо- воздушной смеси в топку позволяет снизить концентрацию кислорода и температурный уровень в ядре факела, а следовательно, уменьшить генерацию оксидов азота.

Между тем в этой зоне факела образуется большое количество продуктов неполного горения, в том числе ПАУ. Для обеспечения полноты сжигания топлива часть первичного воздуха в количестве 20- 25% от общего его количества отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над верхним потоком ТВС и 8-10% третичного воздуха навстречу и между топ- ливовоздушными потоками верхнего и нижнего ярусов горелок с фронтовой стенки топки.

Для уменьшения дополнительного образования CNOX и особенно Б(а)П и другие ПАУ, а также qs, в топку котла с помощью водяных форсунок 11 впрыскивают воду (фиг, 4). Ввод влаги npnqb 4% мало влияет на изменение концентраций канцерогенных ПАУ, а при qb 6%- влияет отрицательно на экономичность работы котла.

Пример 2. Приведен способ сжигания топлива в котле ТГМП-204М в режиме номинальной нагрузки и Опп - 1,05 при сжигании природного газа. В процессе испытаний измерялись концентрации оксидов азота, ПАУ и продукты хим. недожога топлива.

Результаты испытаний представлены на фиг. 2-4. На фиг, 2 видно, что при подаче воздуха в шлицы 5 над горелками и при отключенной рециркуляции дымовых газов (г 0) при значении 62 0,2 снижения концентраций оксидов азота практически не наблюдается (кривая 2), а продукты химического недожога топлива отсутствуют (кривая 4). При дг 0,25 наблюдаются незначительное снижение концентраций оксидов азота и существенное увеличение содержания продуктов химического недожога, приводящее к потере КПД брутто котла при 6г 0,30 на 2,6%. В диапазоне изменения 62 - 0,2-0,25 снижение концентраций оксидов азота составляет 85-90%, при значениях q3 0,3-1.2%,

Ввод рециркулируемых домовых газов в периферийный вторичный воздушный поток горелки (г 0.2) приводит к снижению концентраций оксидов азота при 62 0 на 47%, образование продуктов хим.недожога топлива не обнаружено. При значениях дг 0,25 и дг 0,2 (г- 0,2) концентрации оксидов азота (кривая 1) уменьшаются незначительно, однако если значения дз при дг 0,2 отсутствуют, то при дг 0,25 наблюдается их значительное увеличение. В диапазоне изменения дг 0,2-0,25 и г 0,2 фиксируется максимальное снижение концентраций оксидов азота, которое составляет 85% при практическом отсутствии продуктов химического недожога топлива.

Результаты испытаний влияния авода рециркулируемых дымовых газов на концентрации оксидов азота и аз при обычном и ступенчатом сжигании природного газа представлены на фиг. 3, из которой видно, что при обычном сжигании газа (дг 0) и значениях г 0,2-0,25 наблюдается максимальное снижение концентраций оксидов азота, которое составляет 47-52% при практическом отсутствии продуктов химического недожога (кривая 1). При значении 0,25 г 0,2 влияние рециркуляции дымовых газов на концентрации оксидов азота и рз незначительно. Анализ данных по влиянию рециркуляции дымовых газов на концентрации оксидов азота (кривая 2) и дз (кривая 5) при ступенчатом сжигании газа показал, что при дг - 0,2 и г 0 концентрации оксидов азотз уменьшаются на 68%: при значениях г 0,2 снижаются незначительно, между тем концентрации продуктов хим. недожога топлива существенно увеличиваются.

Результаты испытаний, представленные на фиг. 2 и 3, показали, что наиболее эффективным с позиции снижения концентрации оксидов азота является способ подачи 20-25% первичного воздуха в шлицы над горелками 2 и . Максимальное снижение Смох при этом составляет90%, а значения рз увеличиваются до 1,2%. Максимальное снижение концентраций оксидов азота без увеличения q наблюдается при подаче дымовых газов в количестве 20-25%

от объема продуктов сгорания, предварительно смешав их с вторичным воздухом, количество которого составляет 20-25% от общего его расхода, вводом члсти первичного воздуха в количестве 20-25% от общего

его количества, отобранного до смешения его с топливом, спутной струей над верхними потоками ТВС и подвода встречно ТВС между ярусами третичного воздуха в коли- честве В-10% от общего его воздуха.

В этом случае максимальное снижение концентраций оксидов азота составит--85% при практическом отсутствии продуктов хим.недожога топлива, а наблюдаемый при таком способе сжигания природного газа

рост концентраций ПАУ при впрыске влаги в топку в количестве не более 6% от расхода топлива прекращается Кроме того при впрыске воды инициируются процессы разрушения образовавшихся ПАУ.

Формула изобретения

периферийных им потоков вторичного воздуха, встречного риежъярусного подвода третичного воздуха и ввода в зону горения дымовых газов и распыленной воды, отличающийся тем, что, с целью снижения

содержания вредных примесей в продуктах сгорания, дымовые газы предварительно смешивают с вторичным воздухом, а часть первичного воздуха отбирают до смешения его с топливом и вводят спутной струей над

верхним потоком топливовоздушной смеси, при этом расход вторичного воздуха составляет 20 - 25% от его общего количества.

2,Способ по п. 1, отличающийся тем, что расход третичного воздуха составляет 8 - 10%, а отбираемого первичного воздуха - 20 - 25% от его общего количества.

Pue.f

«,# #ю

№ о: оу аз c# Si

/J - А -уи г-о,2 2-Ь - /pv

Фи 2

Съ , Ф

/t/3° ®- при // # gt/4 -д при /з 0,%

№

oj й#

(Catifjf fCnjyh C

tt

42

s0 /4 /