RU2131086C1

RU2131086C1 - Device for thermal after-burning of exhaust gas with high content of condensate

Info

Publication number: RU2131086C1
Application number: RU98100734A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; В.В. Исаев; П.А. Горшенин
Original assignee: Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: industrial ecology, in particular, plasma after-burning of gas wastes. SUBSTANCE: device has housing with air condenser tube, air vortex generator, fuel collector with supply tube and exhaust holes, central pipe with supply tube and exhaust gas vortex generator, after which inner surface of pipe is covered with screw-shaped grooved which rotation direction coincides with direction of winding of exhaust gas vortex generator which inner surface carries nozzle for gas flow in order to separate peripheral channels for liquid phase. central pipe is connected to ultrasound source, which is designed as piezoelectric transducer, which is connected to high-frequency alternating current source, and one phase of high-voltage direct current source, which second phase is grounded. Fuel collector is connected through at least one heat-conducting members to rods which surface is made from material with continuous emission spectrum, for example, ceramics. They are positioned to through torch core. EFFECT: increased reliability of after-burning of condensate. 2 cl, 1 dwg

Description

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

Известно устройство для термического дожига отбросных газов с повышенным содержанием конденсата, содержащее корпус со штуцером подачи 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 2033578, кл. F 23 G 7/06, 1995). A device for thermal afterburning of waste gases with a high content of condensate, comprising a housing with an air supply fitting, 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 cutting direction of which coincides with the direction of winding of the swirl, on the inner surface of which a nozzle for a gas stream is planted, and an ultrasound source connected to a central pipe, the inlet fitting of which is located on the line of its zero displacements (RU, patent 2033578, CL F 23 G 7/06, 1995).

Недостатком этого устройства является низкая надежность дожига конденсата. The disadvantage of this device is the low reliability of the afterburn of condensate.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности дожига конденсата. The technical result of the invention is to increase the reliability of afterburning of condensate.

Этот результат достигается тем, что устройство для термического дожига отбросных 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 размещен на линии его нулевых смещений, согласно изобретению снабжено высоковольтным источником постоянного тока, одной фазой соединенным с центральным патрубком. This result is achieved in that 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 there is an internal the surface is cut into a helical groove, 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 on stream and the ultrasound source is connected to a central pipe, feed connecting pipe which is situated on the line of its zero displacement according to the invention provided with a high voltage DC source, connected to one phase of the central pipe.

Это позволяет повысить надежность дожига конденсата за счет повышения дисперсности и монодисперсности его распыления. This makes it possible to increase the reliability of condensate afterburning by increasing the dispersion and monodispersity of its atomization.

В предпочтительном варианте устройство 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. In a preferred embodiment, the device is equipped with at least one rod, the surface of which is made of a material with a continuous spectrum of radiation, mounted by heat-conducting elements on the fuel manifold so that it passes through the area of the core of the flame.

Это позволяет дополнительно сократить образование в процессе дожига выброса в атмосферу окислов азота. This allows to further reduce the formation of nitrogen oxides into the atmosphere during the afterburning process.

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 газовыпускыми 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 присоединен источник ультразвука, выполненный, например, в виде пьезоэлектрического пребразователя 13, соединенного с источником 14 высокочастотного переменного тока, и источник 15 высоковольтного постоянного тока одной фазой, вторая фаза которого заземлена. К топливному коллектору 4 посредством теплопроводящих элементов 16 могут быть присоединены один или несколько стержней 17, поверхность которых выполнена из материала с непрерывным спектром излучения, например, из керамики, размещенные таким образом, что они проходят через зону расположения ядра факела. A device for thermal afterburning of waste gases with a high content of condensate contains a housing 1 with a nozzle 2 for supplying air, an air swirler 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 a helical groove 10 is cut along the inner surface of the pipe 7, the cutting direction of which coincides with the direction of winding of the swirler 9, on the inner surface of which a nozzle 11 for gas flow is planted, fissioning 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, and a high-voltage direct current source 15 with a single phase, the second phase of which is grounded, is connected to the central branch pipe. One or more rods 17, the surface of which is made of a material with a continuous spectrum of radiation, for example, ceramic, placed in such a way that they pass through the zone of the core of the flame, can be connected to the fuel manifold 4 by means of heat-conducting elements 16.

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, 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 выводят из патрубка 7. За счет подачи от источника 15 на патрубок 7 высоковольтного постоянного потенциала и соединения в пьезоэлектрическом преобразователе 13 при пропускании тока от источника ультразвуковых колебаний и их передачи по центральному патрубку 7 происходят мелкодисперсное распыление жидкой фазы с торцевой поверхности патрубка 7 и ее выброс в зону горения факела топливных газов за пределы его корня. Распыление конденсата при взаимодействии поля ультразвуковых колебаний и поля электростатических сил позволяет вдвое повысить дисперсность распыления и сократить разброс размера капель по меньшей мере на порядок. Это обеспечивает более равномерное интенсивное испарение конденсата и его дожиг совместно с отбросными газами. 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 nozzle 7, twisted in a swirl 9 and in the form separated in the field of centrifugal forces — liquid along the helical groove 10, and gases through the cavity of the nozzle 7 — direct to the outlet of the nozzle 7 into the furnace volume, where the gases through the nozzle 11, and the liquid through the channels 12 are removed from the nozzle 7. Due to the supply from the source 15 to the nozzle 7 of the high-voltage constant potential and the connection in the piezoelectric transducer 13 when passing current from the source of ultrasonic vibrations and their transmission In the central pipe 7, finely dispersed liquid phase is sprayed from the end surface of the pipe 7 and is discharged into the combustion zone of the fuel gas torch beyond its root. Spraying the condensate during the interaction of the field of ultrasonic vibrations and the field of electrostatic forces allows you to double the dispersion of the spray and reduce the dispersion of the size of the drops by at least an order of magnitude. This provides a more uniform intensive evaporation of the condensate and its afterburning together with waste gases.

Расположение штуцера 8 на линии нулевых смещений колебаемого с ультразвуковой частотой патрубка 7 обеспечивает минимизацию диссипативных потерь в нем энергии ультразвуковых колебаний и снижает энергоемкость устройства. The location of the nozzle 8 on the line of zero displacements of the pipe 7 oscillated with an ultrasonic frequency ensures minimization of the dissipative losses in it of the energy of ultrasonic vibrations and reduces the energy consumption of the device.

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 17 или набор таких стержней обеспечивает как конвективный, так и радиационный отвод тепла из ядра факела. При этом излучение энергии поверхностью стержня 17 в непрерывном спектре исключает разогрев продуктов сгорания топлива в ядре факела до температуры, достаточной для окисления азота кислородом. Конвективно тепло стержня 17 или набора таких стержней передается через крепежные элементы 16 коллектору 4, омываемому с противоположных поверхностей потоками воздуха и топливного газа, прогрев которых позволяет улучшить условия горения факела и дожига отбросных газов соответственно. При наличии в устройстве нескольких стержней 17 предпочтительным является их шахматное расположение перпендикулярно оси факела в положении, максимально приближенном к вертикальному. При таком расположении стержней 17 конвективный теплоотвод от ядра факела является наиболее эффективным.The use of air as an oxidizer during the combustion of gas leads to the oxidation of the 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 combustion products of gaseous fuels. A rod 17 or a set of such rods located in the core of the torch provides both convective and radiative heat removal from the core of the torch. Moreover, the radiation of energy by the surface of the rod 17 in the continuous spectrum eliminates the heating of the combustion products of the fuel in the flame core to a temperature sufficient for the oxidation of nitrogen by oxygen. Convectively, the heat of the rod 17 or a set of such rods is transmitted through the fasteners 16 to the collector 4, washed from opposite surfaces by air and fuel gas flows, the heating of which allows to improve the combustion conditions of the flame and afterburning of waste gases, respectively. If there are several rods 17 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 17, convective heat removal from the core of the torch is the most effective.

Снабжение устройства стержнями 17 в наибольшем количестве при их минимальном диаметре является наиболее предпочтительным благодаря тому, что обеспечивает наиболее однородное температурное поле в ядре факела и исключает полностью образование зон его локального перегрева, температура в которых может оказаться достаточной для образования экологически вредных окислов азота. The supply of the device with rods 17 in the largest quantity at their minimum diameter 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 повысить надежность дожига конденсата, а в предпочтительном варианте снизить или исключить образование окислов азота при пламенном дожиге газовых выбросов с повышенным содержанием конденсата. Thus, the proposed device can improve the reliability of the afterburning of condensate, and in the preferred embodiment, reduce or eliminate the formation of nitrogen oxides during the flameburning of gas emissions with a high content of condensate.

Claims

1. A device for thermal afterburning of waste gases with a high content of condensate, 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 , the cutting direction 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, Connections with the central pipe, feed connecting pipe which is situated on the line of its zero displacement, characterized in that it is provided with a source of high voltage direct current, one phase is connected to the central pipe.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with at least one rod, the surface of which is made of material with a continuous spectrum of radiation, mounted by heat-conducting elements on the fuel manifold in such a way that it passes through the area of the flame core.