RU2131085C1

RU2131085C1 - Device for thermal after-burning of exhaust gas with high content of condensate

Info

Publication number: RU2131085C1
Application number: RU97117690A
Authority: RU
Inventors: В.В. Исаев; О.И. Квасенков; П.А. Горшенин
Original assignee: Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: industrial ecology. SUBSTANCE: device has collectors for supplying air, fuel gas and exhaust gas with tools for air, fuel gas and exhaust gas detection and condensate evaporation in burning region. In addition device has at least one rod which surface is made from material with continuous emission spectrum, which is mounted on heat collector by means of heat-conducting members so that it runs through torch core. EFFECT: prevention or elimination of production of nitrogen oxides upon plasma after-burning of exhaust gases with high content of condensate. 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной экологии и может быть использовано при пламенном уничтожении газообразных отходов, содержащих конденсат. The invention relates to industrial ecology and can be used for the fiery destruction of gaseous wastes containing condensate.

Известно устройство для термического дожига сбросных газов с повышенным содержанием конденсата, содержащее корпус со штуцером подачи воздуха, завихритель воздуха, топливный коллектор с подводящим штуцером и газовыпускными отверстиями, центральный патрубок с подводящим штуцером и завихрителем отбросных газов, за которым по внутренней поверхности нарезана винтовая канавка, направление нарезки которой совпадает с направлением навивки завихрителя, по внутренней поверхности которой посажено сопло для газового потока, и источник ультразвука, соединенный с центральным патрубком, подводящий штуцер которого расположен на линии его нулевых смещений (RU, патент N 2033578, кл. F 23 G 7/06, 1995). A device for thermal afterburning of exhaust gases with a high content of condensate, comprising a housing with an air supply fitting, an air swirl, a fuel manifold with a supply fitting and gas outlets, a central pipe with a supply fitting and an exhaust swirl, behind which a helical groove is cut along the inner surface, the direction of cutting of which coincides with the direction of winding of the swirl, on the inner surface of which a nozzle for gas flow is planted, and the source is ultra wook connected with the central pipe, feed connecting pipe which is located at its zero displacement line (RU, patent N 2033578, cl. F 23 G 7/06, 1995).

Недостатком этого устройства является создание условий для образования окислов азота в процессе дожига отбросных газов. The disadvantage of this device is the creation of conditions for the formation of nitrogen oxides during the afterburning of waste gases.

Техническим результатом изобретения является снижение образования окислов азота. The technical result of the invention is to reduce the formation of nitrogen oxides.

Этот результат достигается тем, что устройство для термического дожига сбросных газов с повышенным содержанием конденсата, содержащее корпус со штуцером подачи воздуха, завихритель воздуха, топливный коллектор с подводящим штуцером и газовыпускными отверстиями, центральный патрубок с подводящим штуцером и завихрителем отбросных газов, за которым по внутренней поверхности нарезана винтовая канавка, направление нарезки которой совпадает с направлением навивки завихрителя, по внутренней поверхности которой посажено сопло для газового потока, и источник ультразвука, соединенный с центральным патрубком, подводящий штуцер которого расположен на линии его нулевых смещений, согласно изобретению снабжено по меньшей мере одним стержнем, поверхность которого выполнена из материала с непрерывным спектром излучения, закрепленным теплопроводящими элементами на топливном коллекторе таким образом, что он проходит через зону расположения ядра факела. This result is achieved in that a device for thermal afterburning of exhaust gases with a high condensate content, comprising a housing with an air supply fitting, an air swirl, a fuel manifold with a supply fitting and gas outlets, a central pipe with a supply fitting and an exhaust swirl, followed by an internal a helical groove is cut into the surface, the direction of cutting of which coincides with the direction of winding of the swirl, on the inner surface of which a nozzle for gas a flow, and an ultrasound source connected to a central nozzle, the supply nozzle of which is located at its zero displacement line, according to the invention is provided with at least one rod, the surface of which is made of a material with a continuous emission spectrum, mounted by heat-conducting elements on the fuel manifold in such a way that it passes through the zone of the core of the torch.

Это позволяет снизить или исключить образование окислов азота в процессе сжигания газовых выбросов. This allows you to reduce or eliminate the formation of nitrogen oxides in the process of burning gas emissions.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство для термического дожига отбросных газов с повышенным содержанием конденсата содержит корпус 1 со штуцером 2 для подачи воздуха, завихритель 3 воздуха, топливный коллектор 4 с подводящим штуцером 5 и газовыпускными отверстиями 6, центральный патрубок 7 с подводящим штуцером 8 и завихрителем 9 отбросных газов, за которым по внутренней поверхности патрубка 7 нарезана винтовая канавка 10, направление нарезки которой совпадает с направлением навивки завихрителя 9, по внутренней поверхности которой посажено сопло 11 для газового потока, отделяющее периферийные каналы 12 для жидкой фазы. К центральному патрубку 7 присоединен источник ультразвука, выполненный, например, в виде пьезоэлектрического преобразователя 13, соединенного с источником 14 высокочастотного переменного тока. Штуцер 8 размещен на линии нулевых смещений патрубка 7. К топливному коллектору 4 посредством теплопроводящих элементов 15 присоединены один или несколько стержней 16, поверхность которых выполнена из материала с непрерывным спектром излучения, например из керамики. A device for thermal afterburning of waste gases with a high condensate content comprises a housing 1 with a nozzle 2 for supplying air, an air swirl 3, a fuel manifold 4 with a supply nozzle 5 and gas outlets 6, a central pipe 7 with a supply nozzle 8 and a swirl swirl 9, behind which along the inner surface of the pipe 7 is cut into a helical groove 10, the cutting direction of which coincides with the direction of winding of the swirl 9, on the inner surface of which a nozzle 11 for gas flow is planted tdelyayuschee peripheral channels 12 for the liquid phase. An ultrasound source connected, for example, in the form of a piezoelectric transducer 13 connected to a high-frequency alternating current source 14 is connected to the central pipe 7. The fitting 8 is placed on the zero-displacement line of the nozzle 7. One or more rods 16 are connected to the fuel manifold 4 by means of heat-conducting elements 15, the surface of which is made of a material with a continuous spectrum of radiation, for example, ceramic.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Воздух подают в корпус 1 через штуцер 2 и далее через завихритель 3 в топочный объем. Топливный газ подают в коллектор 4 через штуцер 5 и далее через газовыпускные отверстия 6 в топочный объем. Отбросные газы, содержащие конденсат, через штуцер 8 подают в центральный патрубок 7, где его закручивают в завихрителе 9 и в разделенном в поле центробежных сил виде - жидкость по винтовой канавке 10, а газы по полости патрубка 7 - направляют к выходу патрубка 7 в топочный объем, где газы через сопло 11, а жидкость через каналы 12 выходят из патрубка 7. За счет создания в пьезоэлектрическом преобразователе 13 при пропускании тока от источника 14 ультразвуковых колебаний и их передачи по центральному патрубку 7 происходит мелкодисперсное распыление жидкой фазы с торцевой поверхностью патрубка 7 и ее выброс в зону горения факела топливных газов за пределы его корня, что обеспечивает интенсивное испарение конденсата и его дожиг совместно с отбросными газами. Расположение штуцера 8 на линии нулевых смещений колеблемого с ультразвуковой частотой патрубка 7 обеспечивает минимизацию диссипативных потерь в нем энергии ультразвуковых колебаний и снижает энергоемкость устройства. Использование в качестве окислителя при сжигании газа воздуха приводит к окислению содержащегося в нем азота кислородом при достижении температуры порядка 1500 - 1600^oC, что происходит в ядре факела за счет частичного совпадения полос излучения воды и двуокиси углерода, являющихся основными продуктами сгорания газообразного топлива. Расположенный в ядре факела стержень 16, или набор таких стержней, обеспечивает как конвективный, так и радиационный отвод тепла из ядра факела. При этом излучение энергии поверхностью стержня 16 в непрерывном спектре исключает разогрев продуктов сгорания топлива и достижение в ядре факела температуры, достаточной для окисления азота кислородом. Конвективно тепло стержня 16 передается через крепежные элементы 15 коллектору 4, омываемому с противоположных поверхностей потоками воздуха и топливного газа, прогрев которых позволяет улучшить условия горения факела.Air is fed into the housing 1 through the nozzle 2 and then through the swirl 3 in the furnace volume. Fuel gas is supplied to the manifold 4 through the nozzle 5 and then through the gas outlet 6 into the combustion chamber. The waste gases containing condensate are supplied through the nozzle 8 to the central pipe 7, where it is twisted in a swirl 9 and in the form separated in the centrifugal force field — liquid along the helical groove 10, and the gases through the cavity of the pipe 7 — are directed to the outlet of the pipe 7 to the furnace the volume where the gases through the nozzle 11 and the liquid through the channels 12 exit the nozzle 7. Due to the creation of ultrasonic vibrations in the piezoelectric transducer 13 when passing current from the source 14 and transferring them through the central nozzle 7, fine dispersion occurs the liquid phase with the end surface of the pipe 7 and its discharge into the combustion zone of the fuel gas flare beyond its root, which provides intensive evaporation of the condensate and its afterburning together with waste gases. The location of the nozzle 8 on the line of zero displacements of the pipe 7 oscillated with the ultrasonic frequency ensures minimization of the dissipative losses in it of the energy of ultrasonic vibrations and reduces the energy consumption of the device. The use of air as an oxidizer during the combustion of gas leads to the oxidation of nitrogen contained in it with oxygen when a temperature of about 1500 - 1600 ^o C is reached, which occurs in the core of the plume due to the partial coincidence of the emission bands of water and carbon dioxide, which are the main products of combustion of gaseous fuels. The rod 16 located in the core of the torch, or a set of such rods, provides both convective and radiation heat removal from the torch core. In this case, the radiation of energy by the surface of the rod 16 in the continuous spectrum eliminates the heating of the combustion products of the fuel and the temperature in the flame core reaching a temperature sufficient for the oxidation of nitrogen by oxygen. Convectively, the heat of the rod 16 is transmitted through the fasteners 15 to the collector 4, washed from opposite surfaces by flows of air and fuel gas, the heating of which allows to improve the combustion conditions of the torch.

При наличии в устройстве нескольких стержней 16 предпочтительным является их шахматное расположение перпендикулярно оси факела в положении, максимально приближенном к вертикальному. При таком расположении стержней 16 конвективный теплоотвод является наиболее эффективным, в частности теплоотдача от ядра факела при таком расположении стержней 16 на 20-25% выше, чем при их коридорном расположении. If there are several rods 16 in the device, their checkerboard arrangement is perpendicular to the torch axis in a position as close to vertical as possible. With this arrangement of the rods 16, convective heat removal is the most effective, in particular, the heat transfer from the core of the torch with this arrangement of the rods 16 is 20-25% higher than with their corridor arrangement.

Снабжение устройства стержнями 16 в наибольшем количестве при минимальном диаметре стержней 16 является наиболее предпочтительным благодаря тому, что обеспечивает наиболее однородное температурное поле в ядре факела и исключает образование зон его локального перегрева, температура в которых может оказаться достаточной для образования экологически вредных окислов азота. The supply of the device with rods 16 in the largest quantity with the minimum diameter of the rods 16 is most preferable due to the fact that it provides the most uniform temperature field in the core of the torch and eliminates the formation of zones of its local overheating, the temperature in which may be sufficient for the formation of environmentally harmful nitrogen oxides.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить или исключить образование окислов азота при пламенном дожиге газовых выбросов с повышенным содержанием конденсата. Thus, the proposed device allows to reduce or eliminate the formation of nitrogen oxides during the flame afterburner of gas emissions with a high content of condensate.

Claims

A device for thermal afterburning of waste gases with a high condensate content, comprising a housing with an air supply fitting, an air swirl, a fuel manifold with a supply nozzle and gas outlets, a central pipe with a supply nozzle and an exhaust swirl, behind which a helical groove is cut along the inner surface, direction cutting of which coincides with the direction of winding of the swirl, on the inner surface of which a nozzle for a gas flow is planted, and an ultrasound source connected with a central nozzle, the inlet fitting of which is located on the line of its zero displacements, characterized in that it is provided with at least one rod, the surface of which is made of a material with a continuous emission spectrum, mounted by heat-conducting elements on the fuel manifold so that it passes through the zone location of the torch core.