Способ сжигания газа Советский патент 1978 года по МПК C21C5/48 

Изобретение относится к области металлургии, точнее к способам схУ1гания, главным образом, природного газа в смеси с кислородом и предназначено для нагрева расплавов шлака и металла, В металлургии для нагрева расплавов шлака и металла используют горючие газы, сжигаемые в окислителе. При этом газо-во цушную смесь сжигают в камере сжигани с последующим выходом продуктов сгорания в рабочее пространство печи, а газо-кислородную смесь получают и сжигают либо на в ь1ходе из сопл, либо внутри сопл l 2 и 3 . Недостатком известньтх способов сжигания горючего газа в смеси с кислородом и с использованием внутрисоплового перемеши вания горючей смеси является получение на выходе из горелки горящей горючей смеси не продуктов сгорания. Сжигание же горючег газа в смеси с кислородом внутри камеры смешения трудно достижимо иэ-за низкой стойкости стенок камеры смешения (камеры сжигания). Известен также способ сжигания горючего газа, при котором в камеру сжигания через пористую ее стенку, вьшолненную, например из шамота, поступает предварительно смешанная газо-воздушная смесь. Проходя через пористую стенку камеры сжигания, газо-воздушная смесь охлаждает ее, а сама нагревается до высокой температуры и затем внутри камеры сгорает 4J. Недостатком сжигания горючего газа по этому способу является невозможность получения температуры продуктов сгорания выше 1700 С без разрушения (расплавления) стенки камеры сжигания. При повышении температуры продуктов сгорания (при сжигании, например, газо-кислородной смеси, температура может быть 270О С) возрастает температура внутренней поверхности камеры сжигания, нагреваемс й теплом сгорающего топпива и излучением факела, и разрушается пористая стенка. Поры заплавляются, пропускная способность их уменьшается, охлаждающее действие газо-воздушной смеси падает и т.д. При температуре продуктов сгорания 1700 С применение известного способа .4 может обеспечить температу ру внутренней стороны пористой стенки камеры сжигания 10&О С. При более высоких температурах в камере шамотная стенка расплавляется. Другим серьезным недостатком извест- ного способа является наличие в газовой см си, используемой для охлаждения пористой стенки, окислителя - воздуха. Этот окислитель взаимодействует с материалом стенки, Поэтомуневозможно выполнить стенки из тугоплавкой металлокерамики при реализации этого способа. Цель изобретения - повышение температуры продуктов сгорания и увеличение ресурсов работы горелки. Это достигается тем, что 10-90% газа подают в камеру снсигания через ее пористы стенки, а остальное количество - вокруг осевого потока кислорода, подводимого в ка меру сжигания Кислорода. Высокая температурапродуктов сгорания горюч его газа достигается при использовйнии Б качестве окислителя кислорода. Можно сжигать горючий газ и в смеси с воздуxoMj при этом температура продуктов сгорания снижается, стойкость камеры сжигания возрастает. При подаче в камеру сжигания через ее пористые стенки горючего газа (а не горючей смеси) становится возможным вььполнить эти стенки из пористой металлокера мики, .способной выдерживать значительные температурные воздействия. При этом охлаждающий пористую стенку проса-швающийся сквозь нее горючий газ смешивается с подводимым по кольцевому каналу горелки остальным количеством газе и встречается с кислородом в камере сжигания. Образовывается факел в виде конуса, потому что смешивание горючего газа с окислителем .улучшается по мере продвижения горючей смеси к выходу из камеры сжи гания. Этот конус пламени не соприкасается с боковой стенкой камеры сжигания, а оттесняется от нее потоком газа, идущим от стенки, и потоком, истекающим из кольцевого канала. Этим исключается излишний пе регрев пористой стенки и ее окисление. На чертеже изображена горелка, в котор осуществляется способ сжигания горючего газа. Она имеет 1ммеру сжигания с боковыми стенками 1, выполненными из огнеупорного материала. Каналы 2 и 3 служат для подвода и отвода воды, охлаждающей горелку через каналы 4 и 5 подводится горючий газ по каналу б - кислород. Горючая смесь образуется и сгорает в камере сжигания 7. Способ сжигания горючего газа осущест -вляется следующим образом. Вначале включают водяное охлаждение горелки. Затем, не опуская горелку в рас плав, по кольцевому каналу 4 подают в камеру сжигания 7 малое количество газа и поджигают его. После этого вьшускают по цен . тральному каналу 6 немного кислорода и добиваются посадки пламени внутрь камеры сншгания. Потом по каналу 5 подают газ, попадающий в камеру сжигания 7 через пористый огнеупорный материал боковых боковых стенок 1, служащий их охладителем и одновременно компонентом горючей смеси. После достижения устойчивого горения горючей смеси в камере сжигания 7 устанавливают расход горючего газа через боковые стенки 1 камеры сжигания 7 в количестве 10% от всего подаваемого в камеру сжигания горючего газа, и горелку опускают в расплав. Затем поднимают расходы горючего газа и кислорода соответственно через каналы 4,5 и 6, увеличивая при этом постепенно, по мере возрастания тепловой мощности горелки, соотношение количеств горючего газа, подаваемого через пористую стенку 1 камеры сжигания и по каналу 4. Подача горючего газа в количестве менее 10% через пористую стенку камеры сжигания не приводит к эффективному охлаждению огнеупорного материала. При рабочих расходах природного газа и кислорода 100 и 2ОО , соответственно при внутреннем диаметре 110 мм и длине 160 мм камеры сжигания, выполненной из пористого вольфрама, развивается температура стенки {шмеры сжигйния 1700 С. При вьтолнании условия подачи через пористую стенку камеры сжигания 10-90% природного газа от всего количества природного газа, подаваемого в горелку, она может работать в течение длительного времени без прогара стенки камеры. Использование охлаждения пористой стенки камеры сжигания горючим газом, а не газо-окислительной горючей смесью, позволяет в качестве окислителя применять кислород, а в качестве пористого огнеупорного материала стенки-пористые металлы с высокой температурой, плавления, В результате появляется возможность продувать расплавы высокотемпературными продуктами сгорания топлива.. Ресурс работы горелочных устройств значительно возрастает. В каlecTBe охлаждающего пористую стенку камеры сжигания агента, одновременно служа щего компонентом горючей смеси, можно использовать не только газ, но и горючие жидкости, например, бензин.

Формула изобретения

Способ сжигания газа, включающий подачу его через пористые стенки камеры сжигания горелки и ввод кислорода, о т л и чающи йся тем, что, с целью повышения температуры продуктов сгорания и увеличения ресурсов работы горелки, 10-9О% газа подают в камеру сжигания через ее пористые стенки, а остальное количество вокруг осевого потока кислорода, подвоаи- мого в камеру сжигания горелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство № 305318, кл. С 21 С 5/48, 1969.

2.Авторское свидетельство № 354221, кл. F 23 D 13/22, 197О.

3.Авторское свидетельство № 407954, кл. С21 С 5/48. 1972.

4.Информационное письмо № 218 Института газа АН УССР, изд. Наукова думка ,г. Киев, 1972.