CS233023B1 - Způsob řízení spalovacího procesu bohatých topných plynů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká předehřevu topných plynů jako zemního, koksárenského, propan-butano- vých směsí odpadním teplem z pecí. Topný plyn se před spalováním směšuje s předehřátou vodní párou o teplotě 500 ež 900 nC v poměru 0,05 až 1,5nésobku ekvivalentní dávky pro reakci na vodní plyn. S výhodou se směs v rekuperátoru ohřívá spalinami před zavedením do horáku na teplotu 600 až 750 °C.

Description

Vynález se týká způsobu řízení spalovacího procesu bohatých topných plynů, zojménn zemního, koksárenského e propan-butanových směsí, odpadním teplem z pecí.

V minulosti, kdy byly k otopu průmyslových pecí používány plyny s nízkou výhřevností, nepříklad vysokopecní, generátorový nebo směs vysokopecního a koksárenského plynu záměnná za generátorový plyn, se plyn běžně předehříval v rekuperétorech nebo regenerátorech pecí. Tím byl spalinám odebrán značný podíl tepla, takže pec pracovalo s vysokou účinností a naopak z hlediska spalovacího procesu v peci proběhly mimo pec i dalěí chemické reakce spotřebovávající teplo, to je Štěpení uhlovodíků vodní parou. Do pece se dostal plyn alespoň předehřátý, v některých případech, jako u Si emens-Merti nských pecí dokonce rozštěpený až na vodík, kysličník uhelnatý a dalěí produkty tepelného rozkladu.

Bohaté plyny se zásadně nepředehřívají, jednak proto, Se jejich zjevné teplo při ohřevu na teplotu cca 400 °C, která byle obvyklá u starých typů pecí, by vrátilo do pece jen malé množství tepla, které je v celkové tepelné bilanci pece zanedbatelné, jednak proto, že při teplotě stěny rekuperátoru pod 500 ^ňC reaguje koksárenský plyn nepř. podle rovnice

CO + H₂ = C + HjO , př¹'čemž vzniklý uhlík zanáší rekuperétor. Obdobně zanášejí rekuperátor i produkty rozkladu uhlovodíků. Protože zemního plynu je cca llkrát méně než vzduchu, je skutečně jednodušší zabývat se ohřevem vzduchu ne teplotu o 10 % vyšší. Plyn se tedy předehřívé teprve v peci, kde teplo ohřátí na spalovací teplotu je dodáváno na úkor tepla dodaného do pece. Kromě ohřevu věak v peci probíhá nejprve endotermní reekce, například

CH₄ = C + 2 H₂ - 249 kU/mol.

Toto reakční teplo však již není z hledisko spalovacího procesu v peci zcela zanedbatelné ve srovnání s výhřevností metenu 803 kJ/mol. Hlavní nevýhodou tohoto meziproduktu spalovacích reakci je tvorba sazí, které v peci vytvoří kratší či delší svítivý plemen, který vyzařuje vždy relativně velký podíl tepla přineseného v palivu. U pecí pracujících s dlouhým plemenem, tedy po přechodu na zemní plyn, došlo k přehřívání zdivá pece, zatímco při krátkém plameni je před hořákem téměř bodový zdroj sálavého tepla s vysokou teplotou, který se nepříznivě podílí na požadovaném průběhu sdílení tepla výhradně prouděním.

Uvedené nevýhody odstraňuje podle vynálezu způsob řízení spalovacího procesu bohatých topných plynů, zejména spalovaných v hořácích tavičích, hlubinných a komorových pecí. Podstata vynálezu spočívá v tom, že topný plyn se před spalováním směšuje s přehřátou vodní parou o teplotě 500 ež 900 ^ňC v poměru 0,05 až 1,5nésobku ekvivalentní dávky pro reakci uhlovodíků na vodní plyn, uvedená směs se s výhodou v rekuperátoru ohřívá spalinami na teplotu 600 až 750 °C před zavedením do hořáku.

Příklad 1

Přehřáté pára na teplotu 500 °C se ve vstupním hrdle hořáku smísila se zemním plynem v molárním poměru 0,1 : 1 při jmenovitém výkonu hořáku. Teto směs byla vstřikována za současného směšování se vzduchem předehřátým na 400 °C. Vzhledem ke katalytickému účinku péry probíhá spalování v peci nejprve podle rovnice pro vznik produktů spalování

CH₄ + H₂0 = CO + 3 H₂ - 152 kJ/mol .

Tímto katalytickým účinkem vodní péry se předejde vzniku svítivého plemene, vyzařujícího část svého tepla nežádoucím směrem na víko a stěny pece, které se předtím propalovaly.

Dalším přínosem je odstranění obtíží spojených s tepelným Štěpením eložek zemního plynu na stěnách hořáku.

P ř í k 1 a d 2

V případě provozu při minimálním topném výkonu hořáku se pára přehřáté na 500 °C tnísilB se zemním plynem v molárním poměru 1:1. Katalytickým účinkem vodní péry se předejde nežádoucím účinkům svítivého plemene ne pec a z hlediska sdíleni tepla v peci se kladně projeví osminásobný impuls hybnosti plynu vstupujícího do pece v periodě provozu hořáku při minimálním výkonu zlepšeným sdílením tepla. Delším přínosem je odstranění obtíží spojených s tepelným štěpením složek zemního plynu na stěnách hořáku.

Příklad 3

Páre je předehřívána na 900 °C spalinami vystupujícími z hlubinné pece o teplotě 1 100 °C a je směšována se zemním plynem v molárním poměru 1,01 : 1. Tato směs o teplotě 5 30 °C je vedena do rekuperátoru, v němž probíhá chemické reakce podle rovnice

CH₄ + H₂0 = CO + 3 H₂ - 152 kJ/mol e současně ohřev na teplotu 700 °C, při níž je směs vedena do hořáku, kde se směšuje s předehřátým vzduchem.

Způsobem podle tohoto vynálezu a současným vysokoteplotním ohřevem spalovacího vzduchu je možno podstatně zvýšit množství teplo rekuperovaného ze spslir, zpět do pece, téměř na dvojnásobek oproti pouhé rekuperaci vzduchu. Kladné důsledky štěpení uhlovodíků a vysoká hybnost proudu plynu z hořáku jako důsledek štěpeni zemního plynu se kladně projevují na zlepšeném sdílení tepla v peci. Přispívej! i k ochraně rekuperátoru před propálením plamenem, který při pomaleji probíhajícím spalovacím procesu někdy nestočil v peci dohořet, zatímco podle vynálezu plyn dokonale vyhoří v peci a ochladí se na teplotu o 5 K vyšší, než je teplota povrchu ohřátých ingotů.

Claims (2)

1. Způsob řízení spalovacího procesu bohatých topných plynů, zejména spalovaných v hořácích tavících, hlubinných β komorových pecí, vyznačený tím, že topný plyn se před spalováním směšuje s přehřátou vodní párou o teplotě 500 až 900 °C v poměru 0,05 až 1,5nésobku ekvivalentní dávky pro reakci uhlovodíků ne vodní plyn.

2. Způsob řízení spalovacího procesu podle bodu 1, vyznačený tím, že směs se před zavedením do hořáku v rekuperátoru ohřívé spalinami na teplotu 600 až 750 °C.