Способ сжигания топлива в кипящем (взвешенном) слое Советский патент 1992 года по МПК F23C11/02 

Изобретение относится к способу сжигания топлива в кипящем (взвешенном) слое, например влажного термообрабаты- ваемого пескообразного материала, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в металлургической и др.

Известен способ сжигания топлива в кипящем слое, включающий подачу нагретого воздуха до 500°С на организацию кипящего слоя и подачу газа перпендикулярно потоку воздуха (горизонтально) для перемешивания его с ним.

Недостатками этого способа являются неодновременное горение по высоте слоя, что способствует неэффективному расходу топлива, и неравномерность температурного поля по сечению кипящего слоя, что затрудняет повышению интенсивности сушки влажного материала в кипящем слое.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ сжигания топлива в кипящем слое, включающий

разделение воздуха на две части, смешение одной из них с газовым топливом, подачу другой на организацию кипящего слоя и сжигание в нем газовоздушной смеси.

Недостатком этого способа является сложность регулирования температурного поля при сжигании газового топлива в кипящем слое влажного материала, так как одновременно испаряющаяся влага от каждой частицы по всему объему кипящего слоя способствует снижению температуры, а следовательно, возникновению химического недожога и неэффективного расхода топлива, и затруднению повышения интенсивности сушки влажного материала в кипящем слое.

Цель изобретения - повышение устойчивости и равномерности температурного поля и интенсивности сушки,

Цель достигается тем, что по способу сжигания топлива в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала, включающему разделение воздуха на две

(Л

С

ч -ч со

4Ь. Јь

0

части, смешение одной из них с газовым топливом, подачу другой на организацию кипящего (взвешенного) слоя и сжигание в нем газовоздушной смеси, разделение воздуха производят на объемы в соотношении (10-50):(50-90) %, большим объемом организуют кипящий (взвешенный) слой, меньший объем смешивают с газовым топливом, направляют смесь в кипящий (взвешенный) слой, смешивают с ним и одновременно ее сжигают в кипящем (взвешенном) слое при температуре 550-650°С футеровочной поверхности, обращенной к кипящему (взвешенному) слою.

Температура футеровочной поверхности соответствует температуре воспламенения газового топлива.

Кипящий (взвешенный) слой пескооб- разного материала является отличным стабилизатором пламени от сжигаемой газовоздушной смеси. Тщательному и быстрому перемешиванию газового топлива с воздухом в объеме кипящего (взвешенного) слоя служит введение в него предварительно смешанного газового топлива с меньшей частью разделенного воздуха. В результате обеспечивается равномерность распределения расчетной температуры по всему объ- ему кипящего (взвешенного) слоя. Устойчивости ее способствует контролируемая температура на футеровочной поверхности, равная 550-650°С и соответствующая температуре воспламенения газового топлива.

На фиг. 1 изображена схема осуществления способа сжигания газового топлива в кипящем (взвешенном) слое влажного пес- кообразного материала; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Воздух с температурой окружающей среды подают в горелку 1, где он поступает в окна 7 для входа воздуха. Находящаяся на его пути топливная труба 4 способствует его разделению на две части, одна из которой в объеме (10-50) % поступает в кольцевой зазор 6 между сплошным элементом обечайки 2 и топливной трубой 4, другая в объеме (50-90) % поступает в кольцевой зазор 6 между перфорированным элементом обечайки 3 и топливной трубой 4 и вырывается через отверстия 8 в надгорелочное пространство, организуя кипящий слой. Газовое топливо подают в топливную трубу 4, откуда оно под давлением поступает через сопло 5 в кольцевой зазор б между сплошным элементом обечайки 2 и топливной трубой 4 перпендикулярно движению воздуха и-смешивается с ним. Газовоздушная смесь

(ГВС) с большой скоростью вырывается из кольцевого зазора 6 в надгорелочное пространство и смешивается с кипящим (взвешенным) слоем. Происходит тщательное

перемешивание газового топлива с воздухом в кипящем (взвешенном) слое. Газовое топливо сжигают в кипящем (взвешенном) слое так, чтобы температура на футеровочной поверхности 9 поддерживалась в интер0 вале 550-650°С. являющимся температурой воспламенения газового топлива. Регулирование температуры на футеровочной поверхности 9 осуществляют с помощью датчиков температуры 10.

5 П р и м е р 1. Кипящий (взвешенный) слой из гранитного отсева с преимущественным содержанием частиц со средним размером 5 мм и влажностью 8 %. Газообразное топливо - метан (природный газ).

0 Псевдоожижающий агент - воздух. Направленное движение газовоздушной смеси и воздуха, выходящих из горелки, под углом 59,6° к ней. Контрольная температура футеровочной поверхности, при которой сжи5 гают газовое топливо в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразно- го материала - 650°С. Расход воздуха соответствует теоретически необходимому для полного сгорания газового топлива.

0 Подают через окна 7 под топливные трубы 4 горелки 1 воздух с температурой окружающей среды и разделяют его на две части, одну из которых в объеме 10% направляют на смешение с газовым топливом,

5 другую в объеме 90% направляют через отверстия 8 в надгорелочное пространство на организацию кипящего (взвешенного) слоя с рабочей скоростью псевдоожижения 3,4 м/с. Одновременно с этим в топливную тру0 бу 4 подают газовое топливо под давлением, которое направляют, пропуская через сопло 5 топливной трубы 4, перпендикулярно движению воздуха объемом 10% и на протяжении пути до выхода из зазора 6 в

5 надгорелочное пространство производят их смешение. Полученную газовоздушную смесь, вышедшую из горелки, повторно смешивают с воздухом объемом 90% в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразно0 го материала и одновременно производят сжигание газового топлива в объеме слоя при контрольной температуре 650°С футеровочной поверхности, обращенной к кипящему (взвешенному) слою.

5 При этом частицы пескообразного материала со средним размером 5 мм, перемещаемые кипящим (взвешенным) слоем, высушивают и нагревают до 200°С за 3,67 с. Из них на сушку потребовалось 1,53 с, а на нагревдо200°С-2,14с.

Принятое соотношение разделенного воздуха 10:90% способствует неэффективному сжиганию топлива, так как при предварительном смешении газа с незначительным количеством воздуха и большом объеме псевдоожиженной части воздуха происходит частичное растягивание по высоте слоя несгоревших частиц газа, которые догорают над слоем и у поверхности футеровки.

П р и м е р 2. Кипящий (взвешенный) слой из гранитного отсева с преимущественным содержанием частиц со средним размером 5 мм и влажностью 8%. Газообразное топливо - метан (природный газ). Псевдоожижающий агент - воздух. Направленное движение газовоздушной смеси и воздуха, выходящих из горелки, под углом 61° к ней. Контрольная температура футеро- вочной поверхности, при которой сжигают газовое топливо в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала, - 600°С. Расход воздуха соответствует теоретически необходимому для полного сгорания газового топлива.

Подают через окна 7 под топливные трубы 4 горелки 1 воздух с температурой окружающей среды и разделяют его на две части, одну из которых в объеме 30% направляют на смешение с газовым топливом, другую в объеме 70% направляют в надго- релочное пространство через отверстия 8 на организацию кипящего (взвешенного) слоя с рабочей скоростью псевдоожижения 3,4 м/с. Одновременно с этим в топливную трубу 4 подают газовое топливо под давлением, которое направляют, пропуская через сопло 5 топливной трубы 4, перпендикулярно движению воздуха объемом 30% и на протяжении пути до выхода из зазора 6 в надгорелочное пространство производят их смешение. Полученную газоооздушную смесь, вышедшую из горелки, повторно смешивают с воздухом объемом 70% в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала и одновременно производят сжигание газового топлива в объеме слоя при контрольной температуре 600°С футе- ровочной поверхности, обращенной к кипящему (взвешенному) слою.

При этом частицы пескообразного материала со средним размером 5 мм, перемещаемые кипящим (взвешенным) слоем , высушивают и нагревают до 200°С за 4,23 с. Из них на сушку потребовалось 1,79 с, а на нагрев до 200°С - 2,49 с.

Принятое соотношение разделенного воздуха 30:70% способствует эффективному полному сжиганию газового топлива в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала, повышению интенсивности сушки, устойчивости и равномерности температурного поля, так как происходит тщательное перемешивание га- 5 зового топлива с воздухом, горение полностью завершается в слое.

П р и м е р 3. Кипящий (взвешенный) слой из гранитного отсева с преимущественным содержанием частиц со средним ( 0 размером 5 мм и влажностью 8%. Газообразное топливо - метан (природный газ). Псевдоожижающий агент - воздух. Направленное движение газовоздушной смеси и воздуха, выходящих из горелки, под углом

5 62,3 к ней. Контрольная температура футе- рбвочной поверхности, при которой сжигают газовое топливо в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала, - 550°С. Расход воздуха со0 ответствует теоретически необходимому для полного сгорания газового топлива.

Подают через окна 7 под топливные трубы 4 горелки 1 воздух с температурой окружающей среды и разделяют его на две

5 части, одну из которых в объеме 50% направляют на смешение с газовым топливом, другую в объеме 50% направляют в надгорелочное пространство через отверстия 8 на организацию кипящего (взвешенного)

0 слоя с рабочей скоростью псевдоожижения 3,4 м/с. Одновременно с этим в топливную трубу 4 подают газовое топливо под давлением, которое направляют, пропуская через сопло 5 топливной трубы 4, перпендикуляр5 но движению воздуха объемом 50% и на протяжении пути до выхода из зазора 6 в надгорелочное пространство производят их смешение. Полученную газовоздушную смесь, вышедшую из горелки, повторно сме0 шивают с воздухом объемом 50% в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала и одновременно производят сжигание газового топлива в объеме слоя при контрольной температуре 550°С футе5 ровочной поверхности, обращенной к кипящему (взвешенному) слою.

При этом частицы пескообразного материала со средним размером 5 мм, перемещаемые кипящим (взвешенным) слоем,

0 высушивают и нагревают до 200°С за 4.9 с. Из них на сушку потребовалось 2,04 с, а на нагрев - до 200°С - 2,85 с.

Принятое соотношение разделенного воздуха 50:50% способствует частичному

5 сгоранию газового топлива непосредственно на выходе из горелки. Этим самым температура в кипящем (взвешенном) слое снижается, интенсивность сушки понижается по сравнению с данными в примере 2. Устойчивость и равномерность температурного поля в объеме кипящего (взвешенного) слоя понижается, так как сжигание газового топлива в объеме слоя происходит локальными участками из-за частичного смешения продуктов сгорания с газовоздушной смесью с объемом другой части воздуха 50 % в кипящем (взвешенном) слое влажного пе- скообразного материала. От увеличения подачи части воздуха свыше 50% на предварительное смешение его с газовым топли- вом в горелке температура в пригорелочной зоне под кипящим (взвешенным) слоем становится выше, чем в слое, что способствует снижению эксплуатационной долговечности горелки.

Предложенный способ сжигания топлива в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала обеспечивает повышение устойчивости и равномерности температурного поля и интенсивности суш- ки, а также способствует эффектному расходу газового топлива и повышению эксплуатационной долговечности применяемого го- релочного устройства.

Формула изобретения Способ сжигания топлива в кипящем (взвешенном) слое гранул материала, включающий разделение воздуха на две части, одну из которых смешивают с газовым топливом с образованием газовоздушной смеси, а другую подают на ожижение материала слоя, в котором сжигают упомянутую газовоздушную смесь, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости и равномерности температурного поля и интенсивности сушки, процентное соотношение частей воздуха составляет 10-50:50-90, с газовым топливом смешивают меньшую часть воздуха, при этом температуру над кипящим слоем поддерживают в диапазоне 550-650°С.

Использование: промышленность строительных материалов. Сущность изобретения: при сжигании топлива в кипящем (взвешенном) слое влажного пескообразного материала осуществляют разделение воздуха на две части в соотношении (10-50):(50-90) %, большим объемом организуют кипящий (взвешенный) слой, меньший объем смешивают с газовым топливом, направляют смесь в кипящий (взвешенный) слой, смешивают с ним и одновременно ее сжигают в кипящем (взвешенном) слое при температуре 550 650°С футеровочной поверхности, обращенной к кипящему (взвешенному) слою. 2 ил.

Н

Кипящий взбешенный} слой

Редактор

фиг. 2

Составитель Г,Гурьянов

Техред М.МоргенталКорректор С.Юско

Л ЛКипящй(Щеф&&№&&&9( шенныи) мой

™,|ИП

фиг. 2

ТТЫ

I