EA017499B1

EA017499B1 - Газовый инжектор с низким содержанием no

Info

Publication number: EA017499B1
Application number: EA201070925A
Authority: EA
Inventors: Патрис Руши; Лоран Гарнье; Карлос Маццотти Де Оливейра; Жозеф Верна
Original assignee: Сэн-Гобэн Гласс Франс; Сэн-Гобэн Амбаллаж
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2012-12-28
Also published as: BRPI0906983A8; EA201070925A1; EP2288851A2; BRPI0906983A2; BRPI0906983B1; US20110061642A1; MX2010008624A; UA105358C2; WO2009101326A2; PT2288851T; FR2927148B1; CN101939590A; JP2011510902A; CN101939590B; ES2606487T3; WO2009101326A3; ZA201005374B; KR20100112600A; JP5453318B2; EP2288851B1

Abstract

Изобретение относится к способу сгорания, в частности для варки стекла, согласно которому пламя образовано посредством газообразного топлива, отличающемуся тем, что множество периферийных струй газа низкого давления, которые удалены друг от друга на одинаковом расстоянии, сходятся к центральной струе газа высокого давления/инжектор для практической реализации данного способа; горелке, содержащей один или множество таких инжекторов; печи, содержащей по меньшей мере одну такую горелку.

Description

Изобретение относится к способу и устройству сгорания, в которое подача топлива обеспечивается посредством по меньшей мере одного инжектора.

Описание изобретения приводится, в частности, для случая применения при варке стекла в стекловаренных печах, в частности в печах для изготовления листового стекла флотирующего типа или в печах для изготовления полой стеклотары, например в печах, работающих на принципе инверсии, типа печей, использующих регенераторы, однако оно, тем не менее, не ограничено такими применениями.

Большинство способов сгорания вышеупомянутого типа, в частности, используемых в стекловаренных печах, сталкиваются с проблемами нежелательного выброса ΝΟ_Χ в составе дымовых газов.

ΝΟ_Χ оказывают вредное влияние одновременно и на человека, и на окружающую среду. Действительно, с одной стороны, ΝΟ₂ представляет собой раздражающее отравляющее вещество, являющееся источником респираторных заболеваний. С другой стороны, при контакте с атмосферой они могут постепенно формировать кислотные дожди. И, наконец, они приводят к образованию фотохимического отравления, поскольку в сочетании с летучими органическими соединениями и солнечной радиацией ΝΟ_Χ лежат в основе формирования так называемого тропосферного озона, повышение концентрации которого на низкой высоте становится вредным для человека, особенно в период сильной жары.

Вот почему действующие стандарты по выбросу ΝΟ_Χ становятся все более и более жесткими. Только ввиду существования этих стандартов изготовители и эксплуатационники печей, в частности стекловаренных печей, постоянно озабочены вопросом максимального ограничения выбросов ΝΟΧ, предпочтительно до уровня 800 мг на 1 Нм³ дымов для печи с поперечными горелками или 600 мг на 1 Нм³ дымов для цикличной печи.

Параметры, которые влияют на образование ΝΟ_Χ, были уже проанализированы. Речь идет в основном о температуре, поскольку при температуре свыше 1300°С выброс ΝΟ_Χ экспоненциально повышается из-за избыточного воздуха, поскольку концентрация ΝΟΧ зависит как корень квадратный концентрации кислорода или также от концентрации Ν₂.

Для снижения выброса ΝΟ_Χ уже было предложено много технологий.

Первая технология заключается в задействовании восстановителя в выделяемых газах для преобразования ΝΟ_Χ в азот. Этот восстановитель может быть аммиаком, однако это приводит к образованию отрицательных моментов, таких как сложность хранения и обращения с таким материалом. Также представляется возможным использовать в качестве восстановителя природный газ, однако это происходит в ущерб количеству тепла, потребляемому печью, и повышает выброс ΟΟ₂. Присутствие восстановительных газов, таких как одноокись углерода, в некоторых частях печи, в частности регенераторах, может привести к еще более ускоренной коррозии огнеупоров этих зон.

Таким образом, предпочтительно, но это не носит обязательного характера, избавиться от данной технологии, добавив так называемые первичные меры. Эти меры так называются, поскольку нет необходимости устранять уже образовавшиеся ΝΟΧ, как это имеет место в вышеописанной технологии, а скорее помешать их формированию, например, на уровне пламени. Эти меры, кроме того, проще осуществить, и, следовательно, они являются более экономичными. Однако они не могут полностью заменить вышеописанную технологию, а выгодно ее дополнить. Эти первичные меры любым образом создают необходимое предварительное условие для уменьшения расхода реагентов вторичных мер.

Представляется возможным подразделить, но это не носит ограничительного характера, существующие меры на несколько категорий:

первая категория заключается в уменьшении образования ΝΟΧ при помощи технологии так называемого дожигания, посредством которой образуется зона с отсутствием воздуха на уровне камеры сгорания печи. Недостатком данной технологии является повышение температуры на уровне наслоений регенераторов и, в случае необходимости, необходимость предусмотреть специальное техническое решение регенераторов и их насадок, в частности, что касается герметичности и устойчивости к коррозии;

вторая категория заключается в воздействии на пламя путем уменьшения и даже препятствования образованию ΝΟ_Χ на его уровне. Для этого можно, например, стремиться уменьшить избыточность сгораемого воздуха. Представляется также возможным стремиться ограничить максимальные значения температуры, поддерживая длину пламени, и увеличивать объемность фронта пламени для снижения средней температуры внутри пламени. Описание такого решения приведено, например, в документах И8 6047565 и \νΟ 9802386. Оно заключается в способе сгорания при варке стекла, согласно которому и подача топлива, и подача окислителя топлива осуществляются, оба, таким образом, чтобы распределить по времени соприкосновение топливо/окислитель топлива и/или увеличить объемность этого соприкосновения в целях сокращения выброса ΝΟΧ.

Следует напомнить, что инжектор предназначен для продвижения вперед топлива, причем назначением последнего является сгорание за счет окислителя топлива. Таким образом, инжектор может являться составной частью горелки, причем термин горелка обозначает, как правило, устройство, содержащее одновременно подводящий канал топлива и подводящий канал окислителя топлива.

Топливо является жидким типа жидкого топлива или газообразным типа природного газа. Некоторые инжекторы, описание которых приведено, например, в документе РР 2834774, сочетают по меньшей мере один подводящий канал жидкого топлива и один газообразного топлива.

- 1 017499

С другой стороны, известно, что газообразные типы топлива производят больше ΝΟ_Χ, чем жидкое топливо.

Целью настоящего изобретения является разработка способа сгорания с применением только газообразного топлива, но с образованием относительно небольшого количества ΝΟ_Χ.

Данная цель достигается за счет применения изобретения, задачей которого является способ сгорания, в частности, для варки стекла, согласно которому пламя образуется посредством газообразного топлива, отличающийся тем, что множество периферийных струй газа низкого давления, которые удалены друг от друга на одинаковом расстоянии, сходятся к центральной струе газа высокого давления.

Центральная струя газа высокого давления определяет длину пламени, в то время как общий расход газа (низкого и высокого давления) определяет силу пламени. Способ согласно изобретению позволяет поддерживать постоянную длину пламени, изменяя силу, и наоборот.

Сходящиеся периферийные струи газа низкого давления задерживают занятие объема пламени.

Таким образом, уменьшено количество возможностей регулирования, в частности, в результате укорачивания пламени и уменьшения выброса ΝΟ_Χ. Согласно предпочтительным отличительным признакам способа согласно изобретению источником 70-90%, предпочтительно 75-85% тепловой мощности является газ низкого давления; угол сближения периферийных струй газа низкого давления с центральной струей газа высокого давления составляет 4-10°, предпочтительно 5-8°;

количество периферийных струй газа низкого давления составляет 4-16, предпочтительно 8-12;

все периферийные струи газа низкого давления имеют одинаковые характеристики: сечение, расход, угол сближения с осью центральной струи газа высокого давления.

Задачей изобретения также является инжектор для практической реализации способа согласно изобретению, отличающийся тем, что он содержит подводящий канал газа высокого давления, который ограничен соосным подводящим каналом газа низкого давления, выход которого полностью закрыт кольцом с отверстиями, имеющими одинаковое сечение, равномерно рассредоточенными вокруг оси упомянутых подводящих каналов и сближающимися под одним углом с данной осью.

Предпочтительно перпендикулярные сечения, т.е. выполненные в плоскостях, перпендикулярных оси отверстий, имеют круглое очертание.

Другими задачами изобретения являются:

горелка, содержащая один или множество инжекторов, описание которых приведено выше;

печь, в частности цикличная или печь с поперечными горелками, содержащая по меньшей мере одну такую горелку; и применение способа, инжектора, горелки или печи согласно изобретению для ограничения выбросов ΝΟΧ.

Теперь иллюстрацией изобретения является следующий пример со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежа, на которых:

фиг. 1 представляет собой вид спереди кольца, которое является составной частью инжектора согласно изобретению; и фиг. 2 представляет собой вид в разрезе данного кольца.

Кольцо 1 содержит десять отверстий 2, равномерно рассредоточенных вокруг оси 3.

Круглые отверстия 2 сближаются под углом 6° к оси 3.

Кроме того, кольцо 1 содержит центральное отверстие, предназначенное для прохождения в нем центральной струи газа высокого давления, в то время как периферийные струи газа низкого давления проходят через сходящиеся отверстия 2.

Испытания проведены в цикличной печи площадью 44 м².

На первом этапе работы проводятся с инжектором, поочередно находящимся в правой и левой частях печи. Речь идет о двухступенчатом инжекторе продвижения газа, который отличается от инжектора согласно изобретению только отсутствием отдельных и сходящихся струй низкого давления.

В данном примере инжектор занимает центральное положение под трубкой воздухотока под углом 5° вверх, трубка воздухотока направлена вниз под углом 22°. Инжектор наклонен под 3° азимута к внутренней центральной оси печи.

Величины приведены при 8% О₂ и 5000 миллионных долях СО.

Поддерживается постоянная мощность инжектора в 8000 кВт.

Выброс ΝΟ_Χ составляет 687 мг/Нм³ при особенном продвижении 1кре (определяется как отношение полного продвижения струи топлива к тепловой мощности) в 4Н/мВт.

Инжектор теперь видоизменен согласно изобретению путем использования кольца, изображенного на фиг. 1 и 2.

При особенном продвижении в 4 Н/мВт выброс ΝΟ_Χ опускается до 587 мг/Нм³.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сжигания газообразного топлива, при котором формируют центральную струю газа высокого давления и множество периферийных струй газа низкого давления, которые расположены друг от друга на одинаковом расстоянии и сходятся к центральной струе газа высокого давления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что источником 70-90%, предпочтительно 75-85% тепловой мощности является газ низкого давления.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что угол сближения периферийных струй газа низкого давления с центральной струей газа высокого давления составляет 4-10°, предпочтительно 5-8°.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество периферийных струй газа низкого давления составляет 4-16, предпочтительно 8-12.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что все периферийные струи газа низкого давления имеют одинаковые характеристики.
6. Инжектор для реализации способа по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что он содержит подводящий канал газа высокого давления, который соосно вписан в подводящий канал газа низкого давления, выход которого полностью закрыт кольцом с отверстиями, имеющими одинаковое сечение, равномерно рассредоточенными вокруг оси упомянутых подводящих каналов и сближающимися под одним углом к данной оси.
7. Инжектор по п.6, отличающийся тем, что поперечные сечения отверстий имеют круглые очертания.
8. Горелка, содержащая один или множество инжекторов по любому из пп.6 или 7.
9. Печь, в частности цикличная или печь с поперечными горелками, содержащая по меньшей мере одну горелку по п.8.