Устройство для термоокислительного обезвреживания забалластированных отбросных газов Советский патент 1993 года по МПК F23G7/06 

Изобретение относится к устройствам для термоокислительного обезвреживания газообразных отходов, .забалластированных негорючими примесями в виде С02 или НаО, и может быть использовано для очистки отбросных газов предприятий нефтехимической, газоперерабатывающей, металлургической и пищевой промышленности, выбросы которых содержат вредные горючие компоненты.

Целью изобретения является повышение эффективности, снижение габаритов путем смешения компонентов в вихревой системе с рециркуляцией продуктов сгорания и возможность регулирования процесса горения.

: На фиг. 1 изображено устройство для термоокислительного обезвреживания за J балластированных отбросных газов, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;. на фиг. 3-разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, открытый для выхода продуктов сгорания с одной стороны, и плоское кольцевое днище 2 с другой, через которое проходит центральная труба 3 подвода горючего газа, при этом в днище 2 выполнен цилиндрический стакан с резьбой, позволя- . ющий перемещать центральную трубу 3 в осевом направлении на расстояние ±(5 .С корпусом 1 жестко связан патрубок 4 подвода окислительного газа таким образом, что центральная труба 3 образует с корпусом 1 кольцевую полость 5 подвода окислительного газа На выходе центральной трубы 3 подвода горючего газа установлен жестко

00

о VI ю о VJ

связанный с ней конический насадок 6, суживающийся по потоку, в котором с окружным шагом выполнены узкие продольные щели 7 для подачи горючего газа в вихревую диффузорную зону 8 смешения компонентов, В кольцевой полости 5 подвода окислительного газа между центральной трубой 3 и корпусом 1 установлена перегородка 9, жестко связанная с центральной трубой 3 и свободно скользящая по внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1, в виде усеченного конуса, равного по длине коническому насадку 6, обращенного вершиной навстречу потоку, в котором выполнены узкие продольные щели 10, количество которых соответствует количеству щелей в коническом насадке 6, но смещенные относительно последних на угол / /2 и предназначенные для подачи окислительного газа в вихревую диффузорную зону 8 смешения, находящуюся между коническим насадком 6 и перегородкой 9. С коническим насадком б посредством узла 11 крепления жестко связано центральное тело 12, выполненное из тугоплавкого (или керамики) материала, образованное двумя усеченными конусами, плавно сопряженными между собой по большому основанию, и установленное со- осно цилиндрическому корпусу 1. Центральное тело 12 имеет со стороны открытого конца корпуса 1 заборное отверстие 13, выполненное о виде насадка Борда, и внутренний осевой канал 1-4, соединяющий заборное отверстие 13 с радиальными щелевыми каналами 15, ориентированными в осевом направлении с углом выхода а по потоку и равномерно размещенными по окружности с шагом у в области сопряжения конических поверхностей. Центральное тело 12 образуете цилиндрическим корпусом 1 кольцевую трубу Вентури, включающую в себя кольцевую конфузорную зону 16 смешения, кольцевое сопло 17 и кольцевую диффузорную зону 18 сгорания. В районе минимального сечения кольцевого сопла 17 в цилиндрическом корпусе 1-жестко установлено кольцо 19 переменного сечения, образующее с центральным телом 12 зону . эжекции части продуктов сгорания из щелевых каналов 15 и позволяющее при осевом перемещении центральной трубы.З и жестко связанных с ней конического насадка б и центрального тела 12 в цилиндрическом стакане с резьбой днища 2 регулировать площадь кольцевого сопла (т.е. скорость потока в сопле} и местоположение фронта го рения.от положения I до положения II.

Устройство работает следующим образом. .

Горючий газ с избыточным давлением по центральной трубе 3 через щели 7 конического насадка б поступает в вихревую диффузорную зону 8 диффузорно-конфузорной камеры смешения. В ту же зону 8 через патрубок 4, кольцевую полость 5 и щели 10 в перегородке 9 под избыточным давлением поступает смесь окислительного газа с от- бросными газами. Оба потока, истекая из

щелей, ударяются в противоположные конические поверхности, растекаются в окружном направлении вправо и влево от оси щелей, одновременно двигаясь в продольном направлении, Так как количество щелей

7 в коническом насадке 6 и щелей 10 в перегородке 9 одинаково, но их оси-смещены относительно друг друга на половину окружного шага Р /2, то в каждом секторе между щелями 7 и 10, ограниченном углом /3/2, за

счет взаимной эжекции истекающих струй образуется вихрь, направление вращения которого определяется взаимным расположением щелей. Получаемая система вихрей противоположного направления в каждом

секторе зоны 8, ограниченной углом /3, порождает на границах между собой систему более мелких вихрей, что увеличивает время пребывания газа в зоне 8-и создает условия для получения однородной смеси компонентов. В конфузорной зоне 16 камеры смешения поток смеси ускоряется и течение его ламинаризируется, при этом в нем достигается равномерная концентрация окислителя, горючего и отбросных газов. Проходя

через кольцевое сопло 17, поток в его узком сечении достигает максимальной скорости, а вдоль выпуклой стенки центрального тела 12 устанавливается минимальное статическое давление, определяемое скоростью потока и дополнительным воздействием центробежных сил. В диффузорной зоне сгорания поток тормозится, течение турбу- лизируется и между центральным телом 12 и корпусом 1 устанавливается фронт пламени (например, положение I),. местоположение которого определяется скоростью потока, соотношением компонентов и их свойствами. На выходе из корпуса 1. после торца центрального тела 12 продукты сгорания имеют минимальную скорость и максимальное восстановление статического давления, при этом часть продуктов сгорания через заборное отверстие 13, выполненное в торце центрального тела 12, за счет

разности статических давлений .в зонах 8-и 18 эжектируется через внутренний осевой канал 14 и радиальные щели 15 обратно в область кольцевого сопла 17, где смешивается с основным потоком смеси компонентов, увеличивая их температуру и, следовательно, скорбеть и диапазон устойчивого горения и уменьшая концентрацию топливной смеси, что приводит к снижению возможности возникновения детонацион- ного горения и хлопков в зоне сгорания. Таким образом осуществляется непрерывная рециркуляция части продуктов сгорания из зоны 18 сгорания в зону 8 смешения. Доля рециркулирующего газа определяется площадью проходных сечений заборного отверстия 13, радиальных щелей 15 и кольцевого сопла 17 (при постоянном расходе). Заборное отверстие 13 на торце центрального тела 12 для уменьшения гидравличе- ских потерь при развороте потока на 180° и затекании его в осевой канал 14 выполнено в форме насадка Борда.

Установка кольца 19-переменного сечения в области кольцевого сопла 17 позволя- ет уменьшить длину зоны-смешения эжектируемых продуктов сгорания с основным потоком и изменять долю продуктов на рециркуляцию за счет изменения площади кольцевого сопла 17,при перемещении в осевом направлении центрального тела 12,.

При выходе на номинальный режим расходонапряженность зоны 1-8 сгорания возрастает, .фронт пламени сносится впе- ред по потоку и переходит из положения I в положение II, при этом его положение стабилизируется на торце центрального тела- 1.2 за счет отсоса части потока на рециркуляцию. .

Примыкающее к корпусу Т со стороны входа центральной трубы 3 плоское кольцевое днище 2. с цилиндрическим стаканом с резьбой предназначено для размещения в резьбовом отверстии стакана центральной трубы .3. Оно позволяет перемещать цент- ральную трубу 3 вместе с жестко связанными с ней коническим насадком 6, перегородкой 9 и центральным телом 12 вдоль оси устройства. Такое перемещение обеспечивает регулирование процесса го- рения и местоположение фронта пламени.

Формула-изобретения

1. Устройство для термоокислительного обезвреживания забалластированных от- бросных газов, включающее цилиндрический корпус с центральным патрубком подвода горючего газа с тангенциальным подводом кислородосодержащего газа-сот- бросным и узлом смешивания, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения габаритов за счет смешения компонентов в вихревой системе с рециркуляцией продуктов сгорания и регулирования процесса горения, оно снабжено суживающимся по потоку коническим насадком с равномерно расположеннымипродольными щелями, установленным на патрубке подвода горючего газа, равной последнему по длине конической перегородкой с продольными щелями, жестко связанной меньшим основанием с коническим насадком, а большим опирающимся на стенке корпуса, щели которой смещены относительно щелей насадка на половину окружного шага, и центральным телом жестко связанным с коническим насадком,-установленным соосно с ним и образованным двумя усеченными конусами, плавно сопряженными между собой большими основаниями с осевым каналом, соединенным с равномерно расположенными радикальными щелями в месте сопряжения конусов и выполненным с заборным устройством в виде насадка Борда на его конце.

2. Устройство по п. 1, о т л и чающее- с я тем, что, с целью регулирования процесса горения и местоположения фронта пламени, оно снабжено жестко установленным в корпусе кольцом переменного сечения, расположенным за щелевыми каналами центрального тела, и установленным на центральном патрубке плоским днищем с цилиндрическим стаканом с резьбой, соединенным с корпусом.Фиг

Фиг.З

Изобретение относится к устройствам для термоокислительного обезвреживания забалластированных отбросных газов и может быть, использовано в нефтехимической, металлургической, пищевой и др. отраслях промышленности. Сущность: горючий газ по центральной трубе через щели конического насадка поступает в диффузорную зону камеры смешения. В ту же зону через щели в перегородке поступает смесь окислительного газа с отбросными газами.- Оба потока, истекая из щелей, растекаются в окружном и продольном направлениях, Получаемая система -вихрей создает условия для получения однородной смеси компонентов. В конфузорной зоне поток смеси ускоряется. В нем достигается равномерная концентрация окислителя, горючего и отбросных газов, В диффузорной зоне поток тормозится, течение турбулизуется. Между телом и корпусом 1 устанавливается фронт пламени, 1 з.п, ф-лы, 3 ил.