Изобретение относится к конструкциям устройств и может быть использовано для производства контролируемых атмосфер, в машиностроении и металлургии.
В технике производства контролируемых атмосфер, получаемых путем очистки от COfj (и СО в ряде случаев) , а также осушки от водяных паров продуктов неполного .горения природного газа, тепло, выделяемое при сжигании природного газа и охлаждении его продуктов горения, используется для регенерации раствора абсорбента, применяемого для очистки газа от COrj
Устройства, которые наиболее широко распространены для осуществления этого процесса, представляют собой кипятильник - обыкновенный газотрубный котел, т.е. барабан, внутри которого размещены частично футерованная камера сжигания и трубчатка, по которой проходят продукты горения, В межтрубном пространстве кипятильника кипит раствор абсорбента, а пары абсорбента и выделившийся COij отводятся в десорбер (отгонную колонну) 1.
Недостатком этого устройства является размещение камеры сжигания в объеме раствора. При высоких теплонапряжениях по сечению и объему и малой длине камеры ухудшается качество сжигания газа, становится возможным прогорание стен, а повышенные температуры металла стенок камеры вызывает повышение температуры контактируиицего с ней раствора, в свою очередь высокие температуры вызывают осмоление раствора, что приводит
10 к его высокой коррозионной активности, т.е. недопустима дальнейшая форсировка камеры.
Кроме того, недостатком устройства является жесткая связь между при15ходом тепла от сжигания топлива и расходом тепла на регенерацию раствора, хотя эти величины могу не совпадать.
Наиболее близким по технологичес20кой сущности к предлагаемому является устройство для регенерации абсорбента, представляющее собой вертикальный котел (типа водотрубногю) с присоединенной к нему дополнитель25ной камерой сжигания, футерованной огнеупорным кирпичем. Тепло продуктов горения воспринимается раствором абсорбента, проходящим по рубашкам камеры сжигания, котла и трубчат30ке котла {2. Недостатком этого устройства так же является жесткость связи между расходом теплая на регенерацию раств ра и приходом тепла от сжигания топ лива, тогда как в зависимости от ре шений по схеме регенерации, выбору типа абсорбента эти величины могут не совпадать. Цель изобретения - оптимизация теплового баланса, снижение энергозатрат и повышение надежности работы устройства для сжигания топлива. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для сжигания топлива при получении контролируемых атмосфер, содержащем выносную камеру сжигания с полостью охлаждения, газоход и теплообменник, камера сжигания снабжена перегородками, разделяющими полость охлаждения на отедел ные секции, причем каждая секция снабжена независимыми патрубками под вода и отвода охлаждающей среды, и секции соединены между собой патрубками с запорными органами. Газоход между камерой сжигания и теплообменником снабжен устройством подвода конденсата и обводным трубопроводом с регулирующим клапаном подключенным к входу и выходу теплообменника. Выполнение выносной камеры сжигания с перегородками в полости охлаждения позволяет ликвидировать жесткую связь между потребностями в тепле для регенерации раствора и приходом тепла от сжигания топлива, обеспечивать увеличение или уменьшение количества сжигаемого топлива а значит и количества производимой защитной атмосферы без жесткой зависимости с потребностью в тепле для регенерации раствора. Повышается надежность работы всего оборудования для моноэтаноламиновой очистки продуктов горения от СО за счет подачи в секции полости охлаждения другой охлаждающей среды т.е. вообще избегается подача раство ра МЭА в конструкции с высокими температурами. Независимый подвод к каждой секции охлаждающей среды и соединение секций между собой патрубками с запорными органами обеспечивает дости жение той же цели, что и разделение: полости охлаждения перегородками, т.е. возможность подавать в каждую секцию необходимую охлаждающую сред Наличие гсзокода между камерой сжигания и теплообменником, снабжен ного штуцером для подвода конденсата, позволяет снижать температуру продуктов горения, поступающих в те лообменник , в результате чего умень шается опасность осмоления раствора под воздействием высоких температур Кроме того возможно дополнительное регулирование количеста тепла, используемого в теплообменнике для регенерации раствора в соответствии с действительными потребностями этого процесса- (увеличение содержания водяных паров в продуктах горения, поступающих в теплообменник, влечет изменения процесса теплообмена в последнем и увеличение потерь с. уходящими из теплообменника продуктами горения). Использовать высокотемпературное тепло продуктов горения для испарения конденсата, т.е. обеспечить необходимый избыток водяного пара для процесса конверсии СО, что обеспечивает снижение энергозатрат на процесс. Снабжение газохода перед теплообменником обводным трубопроводом с регулирующим клапаном, подключенным ко входу и выходу теплообменника по продуктам горения, позволяет регулировать (дополнительно) количество -тепла, необходимого регенерации раствора абсорбента, и температуру продуктов горения, поступающих на конверсию СО, обеспечивая оптимальные условия процесса конверсии. На чертеже схематично изображено устройство разрез. Устройство содержит футерованную камеру 1 сжигания, горелочное устройство 2, секции 3 полости охлаждения, перегородки 4 между секциями, трубопроводы 5 подвода охлаждающей среды, трубопроводы б отвода охлаждающей среды, запорные органы 7, соединительные патрубки 8 между секциями, футерованный газоход 9, штуцер 10 для подвода конденсат, обводной трубопровод 11, регулирующий клапан 12 и теплообменник 13. Футерованная выносная камера 1 сжигания с горелочным устройством 2, секциями 3 полости охлаждения, перегородками 4, трубопроводом 5 подвода и 6 отвода охлаждающей среды, запорными органами 7, а также соёдинительньпии патрубками 8 между секциями, образуют выносную камеру сжигания. Футерованнь1й газоход 9 со штуцером 10 для конденсата и обводным трубопроводом 11 с регулирующим клапаном 12 образуют следующий укрупленный узел - газоход между выносной камерой и теплообменником 13, который является последним по ходу продуктов горения. Устройство работает следующим образом. Продукты горения сожженного в горелке 2 топлива прохрдят по футерованному пространсту i, передавая тепло охлаждающей среде,, движущейся в секциях 3 полости охлаждения. Конструктивно эти секции образуются пере1ород1 ами 4, разделяющими общую полость охлаждения на отдельные секции, независимые друг от друга.
Система подводов-отводов охлаждающей среды от каждой секции, а также патрубков между двумя последовательно расположенными по ходу продуктов горения секциями, обеспечивает в зависимости от требований теплового баланса процесса регенерации работу секций охлаждения на одной или разных охлаждающий средах.
При работе устройства на одной охлаждающей среде, что определяется схемой регенерации раствора и параметрами отдельных аппаратов, входящи в эту схему, т.е. потребностями в тепле для процесса регенерации, обвязка полости охлаждения камеры (сжигания может быть упрощена, а именно не каждая секция снабжается отдельным подводом-отводом среды, а лишь начальная и конечная, а перемычки между секциями не обустраиваются запорными органами.
После камеры сжигания продукты горения по футерованному газоходу 9 поступают в .теплообменник. Газоход 9 одновременно служит контактным теплообменником для испарения подводимого по штуцеру 10 конденсата, а также ДП перепуска части высокотемпературных продуктов горения по обводному трубопроводу Не регулирующим клапаном 12 вокруг теплообменника 13.
Продукты горения, проходя через теплообменник 13, передают свое тепло кипящему раствору, т.е. теплообменник-кипятильник является основным аппаратом, где подводится тепло от внешнего источника, необходимое для регенерации раствора.
Таким образом, устройство для сжигания топлива при получении контролируемых атмосфер выгодно отличается от прототипа возможностью оптимизаци теплового баланса при регенерации
раствора абсорбента, снижением энергозатрат на производство защитной атмосферы, повышением надежности работы системы МЭА - очистки продуктов горения от СО, а также возможностью увеличения производства защитной атмосферы на том же оборудовании без опасений негативных последствий (коррозия оборудования и пр.).
Формула изобретения
1.Устройство для сжигания топлива при получении контролируемой атмосферы, содержащее выносную камеру сжигания с полостью охлаждения, газоход и теплообменник, отличающееся тем, что, с целью оптимизации теплового баланса, снижения энергозатрат и повышения надежности
.работы, камера сжигания снабжена перегородками, разделяющими полость охлаждения на отдельные.секции, причем каждая секция снабжена независимыми патрубками подвода и отвода охлаждающей среды, и секции соединены между собой патрубками с запорными: органами.
2.Устройство по п. 1, .0 X л ичающееся тем, что газоход между камерой сжигания и теплообменником снабжен устройством подвода конденсата и обводным трубопроводом с регулирующим клапаном, подключенным
к входу и выходу теплообменника.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Малышев Б.В., Девочкина Г.И. Агрегаты для производства контролируемых атмосфер. Конструкции. Стальпроект. Сталь, 1974, №5, с. 465-469.
2. Эстриен Б.М. Производство и применение контролируемых атмосфер . 1973, С. 123-125.
12
