Способ сжигания природного газа в высокотемпературной промышленной печи

 

Изобретение относится к технике сжигания природного газа или его смесей (газовоздушная смесь) в промышленных печах, преимущественно туннельных, применяемых для обжига изделий в огнеупорной, строительной и металлургической отраслях промышленности. Способ сжигания природного газа позволяет достигнуть в рабочем печном канале технологической температуры 1760-1800^oC, что дает возможность подвергнуть обжигу цирконистые изделия. Цель изобретения - достижение высокой калориметрической температуры сгорания природного газа t_k= 2000-2250^oC и создание окислительной среды в печном канале. Достижение высокой калориметрической температуры t_k=2000-2250^oC происходит при сгорании газовоздушной смеси в топочном объеме в среде горячего вторичного воздуха с температурой 750-800^oC, причем горячий вторичный воздух подается в количестве 4-4,5 м³ на каждые 3,4110⁴ кДж тепла топлива при отношении скорости газовоздушной смеси к скорости струи горячего вторичного воздуха 4,5-5. Окислительная среда создается за счет оптимального соотношения компонентов (газ, первичный воздух, вторичный горячий воздух) и режима ведения процесса горения природного газа, обеспечивающего полноту его сгорания. Положительный эффект достигается за счет высокой технологической температуры (1760-1800^oC) в рабочем канале печи (обязательное условие при обжиге цирконистых изделий) и создания окислительной среды в печи, сводящей к минимуму выброс CO в атмосферу. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технике сжигания природного газа или его смесей с другими газами (газовоздушная смесь) в промышленных печах, преимущественно туннельных, применяемых для обжига изделий в огнеупорной, строительной и металлургической отраслях промышленности.

Известен способ отопления конвейерной печи [1] включающий подачу топлива, сжигание его в выносных топках в среде рециркулята и подачу смеси продуктов горения рециркулята с температурой 680-750^oC в рабочую камеру, причем рециркулят предварительно смешивают с топливом в количестве 0,5-7,5 м³ на каждые 4,1810⁴ кДж тепла топлива и сжигают топливорециркуляционную смесь в среде рециркулята. Однако для организации этого способа отопления необходимы значительные энергозатраты и наличие сложной системы регулирования процесса подготовки горючей смеси. Наличие в среде рециркулята, обедненного кислородом, не позволяет достичь полного выгорания углеводородов топлива.

Наиболее близким по существу изобретения к предлагаемому способу является способ сжигания топлива в промышленной печи, включающий подачу в топочный объем внутри струи топлива струи сжатого воздуха при отношении скорости струи топлива к скорости струи сжатого воздуха 0,02-0,4, причем изменение скорости струи сжатого воздуха проводят при постоянном его расходе [2] Этим способом нельзя получить высокую температуру (1800^oC) в обжиговом канале печи при сжигании природного газа и полного сгорания углеводородов из-за подмешивания подогретого воздуха, а не горячего с температурой 750-800^oC. Сжатый воздух внутри струи природного газа при давлении 0,5 МПа не дает возможности организовать беспламенное горение природного газа, а наличие факела будет неприемлемым условием для реализации заявленной цели предложенного изобретения.

Цель изобретения получение высокой калориметрической температуры сгорания природного газа t_k=2000-2250^oC и создание окислительной среды в рабочем печном канале.

Поставленная цель достигается по предложенному способу сжигания природного газа в высокотемпературной печи, включающему подачу в топочный объем внутри струи топлива струи сжатого воздуха и подмешивание к газовоздушной смеси горячего вторичного воздуха с температурой 750-800^oC, подаваемого в количестве 4-4,5 м³ на каждые 3,4110⁴ кДж тепла топлива при отношении скорости газовоздушной смеси к скорости струи вторичного горячего воздуха 4,5-5.

Указанный технический результат достигается за счет оптимального подбора соотношения скоростей подачи исходных компонентов (газ, первичный воздух, вторичный горячий воздух) и подмешивания вторичного горячего воздуха с температурой 750-800^oC при строгом нормированном использовании кинетической части 3,4110⁴ кДж внутренней энергии топлива на 4-4,5 м³ вторичного горячего воздуха, подмешиваемого в пространстве топочного объема между выходом центрального канала горелочного устройства и трубой Вентури, связанной через амбразуру топочного объема с рабочим печным каналом.

Пример реализации способа.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Печь отапливается природным газом с теплотой сгорания 3,4110⁴ кДж/м³. Расход газа на печь 120-150 м³/час (на одну горелку - 6-9 м³/час). Технологическая температура в печном канале 1760-1800^oC, производительность при обжиге цирконистых изделий 800 т/год.

В рабочий печной канал туннельной печи, в котором обжигаются огнеупорные изделия, в частности цирконистые, через амбразуру топочного объема подаются раскаленные продукты сгорания природного газа. Для организации оптимального режима горения природного газа в смеситель горелочного устройства под давлением 4 КПа подают природный газ. Первичный воздух под давлением 1 КПа, идущий внутри струи топлива (при отношении скорости струи топлива к скорости струи сжатого воздуха равного 2-2,5) по центральному каналу горелки, смешивается с природным газом. Газовоздушная смесь с высокой скоростью (38-40 м/с) выбрасывается в топочный объем и сгорает в среде горячего вторичного воздуха (750-800^oC), поступающего через каналы внутри футеровки стен рабочего печного канала за счет инжекции, создаваемой газовоздушной струей в топочном объеме.

Способ, предложенный авторами, позволяет достигнуть в рабочем печном канале печи высокой температуры (1800^oC), которая позволяет обжигать цирконистые изделия при окислительной среде и свести к минимуму выброс CO в атмосферу.

Формула изобретения

1. Способ сжигания природного газа в высокотемпературной промышленной печи, включающий подачу в топочный объем внутри струи топлива струи сжатого воздуха, отличающийся тем, что к газовоздушной смеси в топочный объем подмешивается горячий вторичный воздух с температурой 750 800^oС, подаваемый в количестве 4,0 4,5 м³ на каждые 3,4110⁴ кДж тепла топлива.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение скорости газовоздушной смеси к скорости струи вторичного горячего воздуха составляет 4,5 5,0.