Устройство для дожигания отбросных газов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК бц 4 1236706 ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Е = Е.оелр( - 0,1 Кь),ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР1015190, кл. Р 23 б 7/06, 1982.Хмыров В. И., фисак В. И. Термическое обезвреживание промышленных газовых выбросов. - Алма-Ата: Наука, 1978, с. 102. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ОТБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее теплоизолированный корпус с входным и выходным патрубками и горелку с уголковыми стабилизаторами горения, расположенную в плоскости, перпендикулярной оси камеры горения, и перекрывающую все ее сечение, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа,ЯО 1268886 оно снабжено размещенными в теневой зоне уголковых стабилизаторов горения патрубками с отверстиями, ориентированными по длине уголков, причем расстояниямежду встречными отверстиями смежных патрубков равны где Е.о = 25 Кдг( - -)ДДгК - коэфффициент, учитывающий влияние стенки;Ь - диаметр газового сопла;юг - скорость истечения топливного газа; Ж, - скорость набегающего потока воздуха.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования производительности, патрубки смежных уголковых стабилизаторов горения расположены в шахматном порядке.Изобретение относится к охране окружаюцей среды и может быть использовано в химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслях промышленности.Целью изобретения является увеличение степени выгорания органических примесей за счет улучшения контакта отбросного газа с факелом топливного газа, а также увеличение диапазона регулирования производительности.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 -- график зависимости длины факела от скорости воздушного потока; на фиг. 4 - пример выполнения устройства.Устройство для дожигания отбросных газов состоит из теплоизолированного корпуса 1, имеющего патрубок 2 для входа отбросных газов и патрубок 3 для вывода обезврежен ных газов. В нутр и корпуса 1 расположена горелка для сжигания топлив. ного газа, например природного. Горелка состоит из газоподводящих труб 4 с патрубками 5, имеюгцими отверстия 6 для истечения топливного газа. В каждом патрубке 5 выполнены два отверстия, из которых топливный газ истекает во взаимно противоположных направлениях. Патрубки 5 снабжены уголковыми стабилизаторами 7 горения, расположенными относительно друг друга с зазорами для прохождения отбросного газа, причем отверстия в патрубках 5 расположены в теневой зоне стабилизатора. Внутренний объем корпуса 1 между горелкой и выходным патрубком 3 образует камеру 8 горения.Устройство работает следующим образом.Отбросный газ, содержащий токсичные органические примеси, подается через патрубок 2 и далее проходит через зазоры между уголковым и стабилизаторами горения. За уголками стабилизаторов, представляющими собой тела плохо обтекаемой формы, образуются теневые зоны, внутри которых располагаются вихревые потоки. В теневые зоны вводится топливный газ, который устойчиво сгорает в широком диапазоне расходов топлива и отбросного газа, причем продукты горения топливного газа интенсивно смешиваются с отбросным газом. В результате смешения отбросный газ повышает свою температуру, и вредные органические примеси сгорают. В камере 8 горения сгоревшие газы некоторое время выдерживаются и через патрубок 3 удаляются в атмосферу.Основной узел предлагаемого устройствадля дожигания - уголковый стабилизатор, в теневой зоне которого выполнены патрубки с газовыми соплами, ориентированными по длине уголков. Сопла направлены навстречу друг другу. Для предотвращения палокения газовых факелов встречных сопел, приводящего к неполному сгораниютоплива, расстояние между последними не должно быть меньше двойной длины факела Еф при максимальной нагрузке, т. е. 1. = 21.ф Длина свободного диффузионного газового факела определяется формулой Лев- ченко у 220 К( г )о л г 1 О где У,ф - длина факела, м;дг - диаметр газового сопла, м;Рг - скорость истечения газа, м/с;д - ускорение силы тяжести, м/с;К - коэффициент, зависящий от родагаза (для природного газа К=1,5).В то же время, если факел распространяется вдоль какой-либо поверхности, его длина существенно зависит от расстояния между осью газового сопла и данной поверхностью.При уменьшении расстояния между газовой струей и стенкой длина факела возрастает, что связано с уменьшением поверхности турбулентного обмена струи с окружающей средой, В таких случаях рекомендуется рассчитывать длину газового факела по формуле, аналогичной формуле Левченко, но включающей коэффициент К, учитывающий влияние стенки302- = 25 К( г )оптдг аг(для природного газа)При расстоянии С до стенки, равном 5,10, 20, 30, 40 и 60 мм, коэффициент К равен 351,2, 1,16, 1,09, 1,05, 1,02 и 1,0 соответственно.Кроме этого, на длину газового факела,распространяющегося вдоль тыльной стороны стабилизатора, оказывает влияние воздушный поток, набегающий на стабилизатор.При увеличении скорости набегания возрастает разрежение в теневой зоне стабилизатора, что вызывает интенсификацию циркуляционных течений и, как следствие, уменьшение длины факела./.ф = Еоехр( - 0,1%ь),у 2 0,1755где 1.о= 25 К( ) с 1 гфигФь - скорость воздушного потока, м/с. 45 Проведенные исследования позволилиопределить зависимость длины газового факела от скорости набегающего потока воздуха (фиг. 3, диаметр газового сопла дг= 1 мм, скорость истечения газа 24,2 м/с).Математическая обработка опытных дан ных дает следующую зависимость для определения длины газового факела в теневой зоне уголкового стабилизатора1268886 Количество сопел 30 35 воч3 боВж Пример расчета выполнения конкретногоустройства (фиг. 4). Исходные данные: расход вентвыброса 6 2000 нм/ч; коэффициентизбытка воздуха а 2,0; топливо - природный газ; диаметр газовых сопел дг 4,0 мм;давление природного газа Рг 600 мм вод. ст.;скорость воздушного потока, Юь 10 м/с;давление воздуха Р 10,0 мм вод. ст.Расход природного газаВ = ---- 102 нм /ч,а Х 9,81где 9,81 - количество воздуха, необходимоедля сжигания 1 м газа с я=1,0.Расход газа через одно соплод 3600 ХсХр ---- "-4,43 нм/ч,Х 9 8 ХР; 50,784где , - площадь газового сопла, м,ц = 0,8 - коэффициент расхода;9,8 - ускорение силы тяжести, м/с,0,784 в плотность газа, кг/нм.20 и = - : 23.90Приняв расстояние от оси газового сопла до поверхности уголкового стабилизатора С = 20 мм, определяют длину факела по формуле 1.ф = Еюехр( - 0,1%ь),у 2где Ью = 25 К( -- )юг9,8 Ыгт. е. 1-ю = 0,97 м; Г.ф = 0,36 м. Площадь воздушных щелей= 0,056 м.Принимают длину одного уголкового стабилизатора 1 = 1,6 м и размещают в теневой его зоне четыре газовых сопла, тогда количество стабилизаторов т = 6, а зазор между ними й = 7 мм.Расстояние между смежными патрубками 1.= 0,36 м.Более интенсивное смесеобразование продуктов горения топливного газа с отбросным газом достигается в результате истечения топливного газа вдоль уголкового стабилизатора горения и образования вторичных вихревых зон вокруг истекающих струй топливного газа. Одновременно упрощается конструкция горел очного устройства. С целью увеличения диапазона регулирования производительности устройства для дожигания отбросных газов газовые патрубки смежных уголковых стабилизаторов расположены в шахматном порядке, при этом достигается более полное перекрытие горящими факелами топливного газа всего поперечного сечения камеры горения при малых расходах топлива, способствующее улучшению смесеобразования. Интенсивное смешение отбросного газа с продуктами горения топливного газа и наличие вихревых зон за уголковыми стабилизаторами горения позволяют производить процесс обезвреживания при более низких температурах в топочном пространстве, результатом чего является уменьшение расхода топливного газа на процесс обезвреживания.Составитель Т. Лепахнна Редактор О. Юрковецкая Техред И. Верес Корректор И.Муска Заказ 6017/39 Тираж 514 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий