Способ сжигания горючих газообразных отходов

 

Изобретение относится к технике сжигания горючих газообразных отходов, преимущественно биогаэа, для получения теплоносителя для теплоиспользующих установок и может быть использочзно при сжигании других горючих газов. Цель изобретения - интенсификация процесса, обрспечение устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшение образования окг/ дов азота. Для этого осуществляют ную подачу газообразных ..оп г реакционную камеру, а подачу воздуха ведут перпендикулярно через ряды отверстий в стенках камеры, при этом расстояние мечду рядами воздушных с i руй составляет 8 1 диаметров струй. Такая организация про цесса обеспечивает формирование множе ства факелов, горение которых происход ч в оптимальных условиях с высокой эффективностью . 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 23 G 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о

«4 э» (Я Ю (р (,",) (21) 4769788/33 (22) 01.11,89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Московский государственный институт по проектированию предприятий целлюлозно-бумажной и лесохимической промышленности (72) С,В,Гольверк (53) 628.54(088,8) (56) Сторожук Я.П. Камеры сгорания стационарных,паротурбинных и парогазовых установок, Л.: Машиностроение, 1978, с.7, рис.2, - Авторское свидетельство СССР

1Ф 426108, кл. F 23 D 15/00. 1972.

Патент США N.. 4063870, кл. 431 — 75, опублик. 1977. (54) СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГОРЮЧИХ ГАЗООБРАЗНЫХ ОТХОДОВ (57) Изобретение относится к технике сжигания горючих газообразных отходов, преИзобретение относится к технике сжигания горючих газообразных отходов, преимущественно биогаза, Цель изобретения — интенсификация процесса, обеспечение устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшение образования оксидов азота.

Сущность способа состоит в раздельной принудительной подаче газа и воздуха в ограниченный цилиндрический обьем, их перемешивании, воспламенении и горении в факеле при осуществлении подачи воздуха радиальными струями, при этом факел формируют из множества радиальных пламен путем внедрения в горючий газ радиальных струй воздуха в виде поперечных рядов этих

„„5U „„1695050 А1 имущественно биогаза, для получения теплоносителя для теплоиспользуюших ycl ановок и может быть исlloëьзовано пр! сжигании других горючих газов. Цель «аобретения — интенсификация npoqecca, обеспечение устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшение образования окс:,;дов азота, Для этого осуществляют пристеннуюю подачу газообразных отхо;ое г. реакционную камеру, а подачу воздуха в»дут перпендикулярно через ряды отверстий в стенках камеры, при этом расстояние ме»ду рядами воздушных с г руй составляет 8 - t -;:.. диаметров струй, Такая органиэация про. цесса обеспечивает формирование множе ства факелов, горение которых происход: в оптимальных условиях с,вь;сокой эффективностью. 1 ил. струй, газ подают к устьям воздушных гтруГ по периферии объема, а оси пламен ооиентируют воздушными струями перпендикулярно движению продуктов сгорания.

Продольные шаги между рядами пламен составляют 8 — 12 начальных диаме.гров струй предыдущего из каждых двух рядов струй по ходу продуктов сгорания.

Подача горючего газа по периферии рабочего объема создает воэможность обеспечения в одном районе — у кромки устьев воздушных струй — трех условий, необходимых для осуществления процесса горения: наличие горючего, окислителя и стабилизатора горения, последним является час гь кромки устья, обращенная в сторону набе1695050 гающего потока газа, которая разогревается в результате горения около нее смеси газа и воздуха, Таким образом обеспечивается существование множества микрофакепов на внутренней цилиндрической поверхности объема, что вместе с отказом от зоны обратных токов позволяет резко увеличить теплонапряжение рабочего объема.

Микрофакельное сжигание на ограничивающей цилиндрической поверхностиобеспечивает поворот микрофакелов в сторону выхлопа, что интенсифицирует догораиие, так как при повороте осуществляется гурбулизация микрофакела, что приводит

K активному перемешиванию горючего с

Окислителем на всей длине микрофакела.

Таким образом, сразу после поворота микрофакел заканчивается, Это позволяет отказатьсяя от турбулизации "хвоста" радиальными скоростными струями (что обычно применяют для ускорения догорания), При сжигании биогаза по предлагаемому способу газ до смешения с воздухом интенсивно прогревается как от излучения факела, так и от стенок объема, экранируя их от излучения горящего топлива, при этом метан биогаза подвергается пиролизу, выделяет микрочастицы углерода (сажи), а двуокись углерода. также входящая в состав иогаза и являющаяся балластом, переходит в активную форму путем фотофрагментации при облучении ее светящимся (иэ-за предварительного пиролиза) факелом горящего биогаза.

При работе на малых тепловых нагрузКах срыва факела воздухом не происходит, так как горение перемещается на первые по ходу газа ликрофакелы.

Соблюдение продольного шага между рядами радиальных пламен, равным 8 — 12 начальных диаметров струй предыдущего из каждых двух рядов, струй по ходу продуктов сгорания позволяет сократить содержание окислов азота в дымовых газах от 300 до 160 мг/м .

Проведена экспериментальная-проверка способа при различных продольных шагах между рядами микрофакелов, результаты которой представлены на чертеже.

Видно, что оптимальная величина э1ого шага, соответствующая минимальному содержанию окислов азота в дымовых газах,. равна 8 — 12 начальным диаметрам струй предыдущего ряда. Уменьшение продольного шага между рядами микрофакелов приводит к увеличению содержания окислов азота, а увеличение шага нецелесообразно, так как для дальнейшего заметного снижения образования окислов азота не происходит, рабочий же объем увеличивается, что нецелесообразно с точки зрения ка5 питальных затрат на реализацию способа.

Способ осуществляется следующим образом, Биогаэ подается в замкнутый цилиндрический объем, где при помощи газораспре10 делителя, например газовой форсунки, распределяется вдоль стенок объема. Через два (или больше) кольцевых ряда отверстий в поток подготовленного газа внедряются воздушные. струи, на основе которых и фор15 мируются микрофакелы, Биогаз до перемешивания его со струями воздуха подвергается пиролизу вплоть до появления твердой фазы (мелкодисперсного углерода) при его подогреве практиче20 ски без доступа воздуха, происходит фотофрагментация содержащейся в биогазе двуокиси углерода путем облучения биогаза излучением полученного сажистого пламени, которое приобретает в этой связи

25 непрерывный спектр излучения, усиливающий фотофрагментацию двуокиси углерода, Перемешивание воздуха с газом и горение начинается на кромке воздушных отверстий со стороны набегающего потока газа, в

30 результате зта часть кромки отверстия разогревается и становится стабилизатором горения каждого отдельного микрофакела.

Пример. На станции аэрации к сушилке, предназначенной для сушки осадков

35 сточных вод, установлены два теплогенераторадля сжигания биогаза с производительностью по 475 м /ч каждый. з

Состав биогаза, СН4 58; и 7: Oz 1,1;

S 0,2; СОг 33,7, 40 Теплотворная способность 5000 ккал/нм .

Биогаз получают из метантенков, находящихся на территории станции, Каждый теплогенератор состоит из коруса, заключенной в него цилиндрической

45 жаровой трубы диаметром 390 мм, на поверхности которой с фронта со стороны подвода газа выполнены два кольцевых ряда отверстий: первый диаметром 10 мм, второй диаметром 20 мм с шагом между рядами 100

50 мм. На концевой стороне жаровой трубы выполнен ряд отверстий диаметром 80 мм для подвода воздуха на разбавление дымовых газов до требуемой температуры. Газовая форсунка располагается с фронта по оси

55 жаровой трубы.

На номинальной нагрузке теплогенеоаз тора расход воздуха составляет 8000 м /ч.

Воздух в теплогенератор подается через патрубок размером 400х600, расположенный на,корпусе. затем проходит в кольцевой

1695050 выхлопа, т.е, постоянным изменением направлениях их движения с радиального на продольно-осевое.

Небольшой начальный диаметр струифакела обеспечивает относительно быстрое. (в процессе поворота) и полное выгорание топлива, а применение определенной величины шага между рядами отверстий позволяет снизить содержание окислов азота.

Формула изобретения

° х к / >

8 /о 12 Ф л сС

Составитель С. Гольверк

Техред М.Моргентал Корректор И, Муска

Редактор Т, Горячева

Заказ 4150 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 канал между корпусом и жаровой трубой, откуда через кольцевые ряды отверстий поступает в жаровую трубу, Воздух, поступающий в жаровую трубу через отверстия диаметром 10 и 20 мм, пе- 5 ремешивается с продольно движущимся непосредственно у.стенки горючим газом и образует множество радиально направлен- ных мелких струй-факелов, при этом часть кромки отверстия, которая обращена в сто- 10 рону газораздаточного устройства, нагревается до красного цвета и становится стабилизатором горения каждого отдельного микрофакела.

При переходе сушилки на холостой хол 15 расход плавно уменьшается до 10нм /ч с сохранением полного расхода воздуха. При этом горение переходит на саму газовую форсунку, где отсутствуют скоростные потоки воздуха, которые могли бы сорвать газо- 20 вый факел, этим обеспечивается устойчивое горение на малых нагрузках.

Полнота выгорания составляет 99,95оь за счет постоянно имеющегося поперечного перемешивания каждой струи-факела, 25 обеспечиваемого их поворотом в сторону

Способ сжигания горючих газообразных отходов, включающий раздельную принудительную подачу последних и воздуха в реакционную камеру, их перемешивание, воспламенение и горение, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, обеспечения устойчивого горения при малых нагрузках и уменьшения образования оксидов азота, осуществляют пристенную подачу газообразных отходов, а подачу воздуха ведут перпендикулярно через ряды отверстий в стенках реакционной камеры, при этом .расстояние между рядами воздушных струй составляет 8-12 диаметров струй.