Устройство для сжигания сбросных газов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК цр Р 23 С 7/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИИ САНИ СТВ СИИ Н ДВТОРСН 5 Панасюк, юков, АЯ Уиодственное объ етельство.54(088.8)Авторское свидкл. Р 23 С 7ламов М.Ш, Проециального наздат, 1982, с,УСТРОЙСТВОГАЗОВ, содерж ОБРЕТЕНИ ческую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру. горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода газов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени выгорания токсичных примесей и снижения расхода топлива, оно снабжено перегородкой, выполненной с отверстиями по периферии и установленной в топочной камере на расстоянии 0 5-2ЭС 2 диаметра камеры горения от ее откры- Е того кон 4 а.7 б 9 501151Изобретение относится к топочнымустройствам, преимущественно дляобезвреживания промышленных газовых. выбросов, и может быть использованона предприятиях нефтяной, газовой,нефтеперерабатывающей промышленности, а также цветной металлургии ихимической промышленности, где образуются сбросные газы, содержащиетоксичные горючие примеси, подлежащие обезвреживанию.Известно устройство для сжиганиясбросных газов, содержащее вихревуюцилиндрическую печь, разделеннуюна зоны сжигания дополнительного 15топлива и сжигания сбросных газов,тангенциально установленные сопласбросных газов и воздуха, горелкидополнительного топлива и дожигательную решетку. Внутренний диаметр 20печи зоны сжигания сбросных газовсоставляет 1,2-1,5 внутреннего диаметра печи зоны сжигания дополнительного топлива. Сопла сбросныхгазов установлены в месте перехода 25одной зоны в другую 1,Недостатком этого устройстваявляется невозможность обеспеченияэффективного сжигания как дополнительного топлива, так и сбросныхгазов. При обезвреживании промышленных выбросов, не содержащих кислород,весь воздух, требующийся для сжигания сбросных газов, подается в камеру сжигания дополнительного топлива.Подвод большого избытка воздуха З 5в камеру сжигания дополнительноготоплива приводит либо к неполномусгоранию дополнительного топливавследствие снижения температурногоуровня в этой камере, либо к увеличению расхода дополнительного топлива для подогрева избыточного воздуха до температуры горения топлива,а также возникает необходимость увеличения топочной камеры.Установка сопел сбросного газа вцентральной части печи в месте пере"хода одной ее зоны в другую приводитк тому, что в объеме зоны сжиганиясбросных газов происходят процессыперемешивания сбросных газов с воздухом, подогрева смеси до температуры воспламенения и сгорания токсичных примесей. Осуществление всех ука"занных процессов требует достаточнобольшого времени пребывания газовв этой зоне, т.е. большого объемаэтой зоны, либо может привести к неполному выгоранию токсичных примесей,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее цилиндрическую топочную камеру, размещенную внутри по ее оси камеру горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, эакрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопла для подвода технологических гаэов.Закрученный поток технологических газов на выходе из кольцевогопространства смешивается с продуктами сгорания топлива, выходящими иэкамеры горения, за счет чего происходит подогрев технологических газов 21При использовании известного устройства для сжигания сбросных промышленных газов невозможно обеспечение эффективного сжигания токсичныхпримесей, так как для выгорания токсичных примесей требуется не толькоподогрев технологических газов, нотакже полное молекулярное перемешивание газов для прохождения реакцииокисления присутствующих в промышленных газах токсичных примесей, Визвестном устройстве центральный по-.ток .продуктов сгорания, выходящийиз камеры горения, окружен завихрен-,ным потоком технологических газов,перемешивание газовых потоков происходит только эа счет молекулярнойдиффузии, Это лимитирует скоростьреакции окисления примесей, в результате чего понижается степеньих выгорания, возникает необходимость увеличения времени пребываниягазов в топочной камере, т.е, увеличение ее длины, что приводит кдополнительным капэатратам,Целью изобретения является павы"шение эффективности работы устройства при сжигании сбросных газов эасчет повышения степени выгораниятоксичных примесей, снижения расхода топлива и капитальных затрат на сооружение.Цель достигается тем, что устройство, содержащее цилиндрическую камеру, размещенную внутри по ееоси камеру горения, имеющую с топочной камерой общую торцовую стенку, закрепленные на торцовой стенке камеры горения горелки дополнительного топлива и тангенциальные сопладля подвода газов, снабжено перегородкои, выполненнои с отверстиямипо периферии, установленной в топочной камере на расстоянии 0,5-2диаметра камеры горения от ее открытого конца,Установленная внутри топочной,камеры перегородка, выполненная сотверстиями по периФерии, в сочета Онии с наличием в топочной камерезакрученного вихревого потока сбросных газов и воздуха обеспечиваетбыстрое и полное перемешивание газовых потоков, благодаря чему полноевыгорание токсичных примесей можетбыть достигнуто при меньшем времени пребывания сбросных газов в топочной камере.Размещение перегородки обусловлено как условиями перемещениягазовых потоков, так и условиями сжигания дополнительного топлива.При размещении перегородки нарасстоянии, превышающем два диаметра камеры горения от ее открытогоконца, снижается влияние тангенциального подвода сбросных газов ивоздуха, При установке ее на расстоянии менее половины диаметра камеры горения от ее открытого концагорение дополнительного топливастановится неустойчивым вследствиеповышения сопротивления на выходеиз камеры горения.Для предотвращения попадания35сбросных газов в камеру горения живое сечение отверстий для прохода.газов в смесительной решетке должно превышать сечение камеры горения.По сравнению с известными печами 4 Одля сжигания сбросных промышленныхгазов, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: сжиганиедополнительного топлива в камере горения . производится с минимальнонеобходимым количеством воздуха, благодаря чему обеспечивается высокаятемпература факела и полное выгорание дополнительного топлива,50Низкотемпературный сбросной газ, содержащий токсичные примеси, и воздух, требующийся для их сжигания, . проходят завихренным потоком по кольцевому пространству между стенками 55 корпуса топочной камеры и камеры горения, благодаря чему обеспечивается эффективное охлаждение как :.наружных стен камеры горения, что повышаетее надежность, так и наружного корпуса топочной камеры, что дает возможность уменьшить толщину футеровки иснизить капитальные затраты. Одновременно в кольцевом пространстве происходят перемешивание и предварительный подогрев сбросных газов и воздуха,Установленная за камерой горенияперегородка обеспечивает быстрое иполное перемешивание газовых потоков,благодаря чему удается получить более полное выгорание токсичных примесей при меньшем времени пребываниягазов в зоне их дожигания.На чертеже представлено устройство для сжигания сбросных газов,Устройство содержит цилиндрическую топочную камеру 1, размещеннуюсоосно с ней и имеющую с топочнойкамерой общую торцовую стенку камеру2 горения, установленные на торцовойстенке камеры горения горелки 3для подачи дополнительного топливаи необходимого для его сжигания воздуха. Между цилиндрическими корпусами топочной камеры и камеры горенияобразуется кольцевое пространство 4,в котором у торцовой стенки установлены сопла 5 и 6 для подачи сбросных газов и воздуха. Внутри топочной камеры 1 за камерой 2 горенияразмещена перегородка 7, котораяделит топочную камеру на зоны смешения 8 и сжигания 9 сбросных газов,Перегородка 7 выполнена в центральной части 10 глухой. Диаметрэтой части соответствует диаметру камеры горения,По периферии перегородки выполнены отверстия 11, живое сечение которых превышает сечение камеры горения. Перегородка установлена внутритопочной камеры на расстоянии 0,5-2диаметра камеры горения от ее открытого конца.Для отвода газов иэ топочнойкамеры предусмотрен газоход 12,Устройство работает следующимобразом,В камеру 2 горения через горелки 3 подают дополнительное топливо с минимально необходимым для его сжигания количеством воздуха, Благодаря высокой температуре факела в камере горения обеспечивается полное выгорание топлива. Продукты1151 20сгорания поступают в зону 8 смешения, направляясь в ее периферийнуюобласть, так как центральная часть10 перегородки 7 выполнена глухой.Сбросные газы, содержащие токсичныепримеси и воздух, требующийся дляих сжигания, через тангенциальныесопла 5 и 6 подаются завихреннымипотоком в кольцевое пространство4, где происходит их перемешивание 10и предварительный подогрев. Выходяиз кольцевого пространства, эти газы смешиваются с поступающими сюда продуктами сгорания топлива ичерез отверстия 11 перегородки 7 5направляются в зону сжигания 9сбросных газов. Конструкция перегородки обеспечивает полное смешениегазов и выравнивание температурыгазового потока.В зоне 9 сжигания сбросных газовподдерживается температура болеенизкая, чем в камере 2 горения, нодостаточная для сгорания токсичныхпримесей (например, для сжигания 25сероводорода требуется 550-600 С),Поддержание необходимой температурыв зависимости от количества содержащихся в сбросных газах горючих примесей осуществляется за счет изме- ЗОнения расхода сжигаемого дополнительного топлива.Работу устройства исследуют наопытной установке, представляющейсобой цилиндрическую топку диаметром 0,5 м и длиной 1 м. Обезвреживанию подвергают сероводородный газ,состав которого соответствует сбросным газам, получаемым на установкахпроизводства серы нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов.Газ содержит, %: Н Б 2, ЯО,СО 21, И 76, Количество обезврежива 769емого .газа составляет 120 нм /ч,время пребывания газов в зоне сжигания 1,5 с,Достигнутая степень обезвреживания газов и расход дополнительноготоплива в зависимости от конструктивного выполнения устройства приведены в таблице,Как показали исследования, приодном и том же времени пребываниястепень обезвреживания увеличивается более чем на 1,5 раза.Практика работы установок полу"чения серы из сероводородных газовна нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводах показывает, чтоизвестные устройства для сжиганиясбросных газов при времени пребывания газов в зоне сжигания 0,6-1,8 собеспечивают степень обезвреживания30-80%, что говорит о их недостаточной эффективности,Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность сжигания токсичных примесей сбросных газов,По сравнению с действующими установками предлагаемое устройство дает экономию дополнительного топлива за счет повышения эффективности его сжигания .и экономию капитальных затрат за счет уменьшения габаритов и снижения расходов на футеровку,Конструкция устройства для сжигания сбросных токсичных газов обеспечивает также снижение содержания азота в газах, выбрасываемых в атмосферу, так как в камере горения, где поддерживается высокая температура, отсутствует необходимый для образования окислов азота избыток воздуха, а в зоне сжигания сбросных газов невысокий температурный уровень исключает их образование.Конструкция Устройство пеньвыгоратура взоне ра ния на сжигание насжигание сжигатоплисеро- водорода, Уф ниясбросных дополнитель" ва,нмэ /ч ноготоплива газов,фС Без смесительной решетки Известное 578 26,7 . 4,3 60 2,55 120 Предлагае"мое 24,0 4,3 85 580 18,7 4,3 98 584 120 2,3 120 1 ф 79Заказ 2298/28 Тираж 526 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Размещениесмесительнойрешетки ототкрытогоконца камерыгоренияс 0,5 с 1