RU2286511C2 - Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов - Google Patents

Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов Download PDF

Info

Publication number
RU2286511C2
RU2286511C2 RU2004136723/03A RU2004136723A RU2286511C2 RU 2286511 C2 RU2286511 C2 RU 2286511C2 RU 2004136723/03 A RU2004136723/03 A RU 2004136723/03A RU 2004136723 A RU2004136723 A RU 2004136723A RU 2286511 C2 RU2286511 C2 RU 2286511C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
fuel
flue gases
supplied
flowrate
Prior art date
Application number
RU2004136723/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004136723A (ru
Inventor
Александр Александрович Лобов (UA)
Александр Александрович Лобов
Евгений Алексеевич Данилин (UA)
Евгений Алексеевич Данилин
Валерий Николаевич Рубчевский (UA)
Валерий Николаевич Рубчевский
Юрий Алексеевич Чернышев (UA)
Юрий Алексеевич Чернышев
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Запорожкокс"
Акционерное общество закрытого типа научно-техническое предприятие "Котлоэнергопром"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Запорожкокс", Акционерное общество закрытого типа научно-техническое предприятие "Котлоэнергопром" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Запорожкокс"
Publication of RU2004136723A publication Critical patent/RU2004136723A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2286511C2 publication Critical patent/RU2286511C2/ru

Links

Landscapes

  • Coke Industry (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии снижения токсичности дымовых газов топливосжигающих агрегатов. Обезвреживание дымовых газов ведут в камере сгорания, общий поток топлива делят на два потока, первый поток топлива смешивают с дымовыми газами, подаваемыми в камеру сгорания, а второй поток топлива направляют в горелки камеры сгорания, где сжигают в среде воздуха, а затем подают в камеру сгорания. В качестве топлива используют коксовый газ, или доменный газ, или генераторные газы, или смесь указанных газов, при этом общий расход дымовых газов (ВГ") на выходе камеры сгорания, общий расход топлива (ВТ), подаваемого в камеру сгорания, расход воздуха (ВВ), подаваемого в камеру сгорания, и расход топлива (ВТ ГОР), подаваемого на горелки, определяют в соответствии со следующей системой уравнений (1), (2), (3), (4):
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
где ВГ' - расход дымовых газов на входе камеры сгорания, кг/ч;
ТГ' - температура дымовых газов на входе камеры сгорания, °С;
О2' - содержание кислорода в дымовых газах на входе камеры сгорания, %;
СГ' - теплоемкость дымовых газов на входе камеры сгорания, ккал/кг;
ВГ" - общий расход дымовых газов на выходе камеры сгорания, кг/ч;
ВТ - общий расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, кг/ч;
ВТ ГОР - расход топлива на горелки, кг/ч;
QР Н - низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг;
O2" - содержание кислорода в дымовых газах на выходе камеры сгорания, %;
VB O - теоретический расход воздуха на сжигание 1 кг топлива, кг/ч;
ВВ - расход воздуха на камеру сгорания, кг/ч;
ТГ" - температура газов на выходе камеры сгорания, °С;
СГ" - теплоемкость дымовых газов на выходе камеры сгорания, ккал/кг;
α - коэффициент избытка воздуха.
При этом температуру в камере сгорания поддерживают на уровне 850-1150°С. Технический результат: повышение эффективности обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов. 1 ил., 3 табл.

Description

Изобретение касается способов снижения токсичности дымовых газов топливосжигающих агрегатов, содержащих кислород, в частности коксовых батарей, и может быть использовано в металлургической и других отраслях промышленности.
Известен способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, содержащих кислород, характеризующийся тем, что обезвреживание дымовых газов ведут в камере сгорания, при этом поток топлива направляют в камеру сгорания, где сжигают в среде воздуха, поступающего в камеру сгорания (см. авт. свид. СССР №949295, М.кл. F 23 G 7/06, опубл. 07.08.82 г.).
Недостатками известного способа являются отсутствие эффекта снижения окислов азота (далее - NOx), а также повышение расхода топлива на обезвреживание дымовых газов вследствие увеличения коэффициента избытка воздуха в камере сгорания при подаче дополнительного количества воздуха в обезвреживаемые дымовые газы.
Известен способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, характеризующийся тем, что обезвреживание дымовых газов ведут в камере сгорания, общий поток топлива делят на два потока, первый поток топлива смешивают с дымовыми газами, подаваемыми в камеру сгорания, второй поток топлива направляют в горелку камеры сгорания, где сжигают в среде воздуха, а затем подают в камеру сгорания (см. авт. свид. СССР №1564471, М.кл. F 23 G 7/06, опубл. 15.05.90 г.).
Недостатком известного способа является образование значительного количества NOx в обезвреживаемых газах в результате прохождения дымовых газов через высокотемпературную зону камеры сгорания, что связано с отсутствием возможности регулирования температурного уровня в камере сгорания, а также отсутствием температурного и технологического контроля режима работы камеры сгорания.
Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного способа обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, обеспечивающего снижение концентрации оксидов азота в дымовых газах путем выбора вида топлива, оптимизации подачи топлива и воздуха в камеру сгорания, а также регулирования температурного режима на выходе камеры сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, который характеризуется тем, что обезвреживание дымовых газов ведут в камере сгорания, общий поток топлива делят на два потока, первый поток топлива смешивают с дымовыми газами, подаваемыми в камеру сгорания, а второй поток топлива направляют в горелки камеры сгорания, где сжигают в среде воздуха, а затем подают в камеру сгорания, согласно изобретению в качестве топлива используют коксовый газ, или доменный газ, или генераторные газы, или смесь указанных газов, при этом общий расход дымовых газов (ВГ") на выходе камеры сгорания, общий расход топлива (ВT), подаваемого в камеру сгорания, расход воздуха (ВВ), подаваемого в камеру сгорания, и расход топлива (ВТ ГОР), подаваемого на горелки, определяют в соответствии со следующей системой уравнений (1), (2), (3), (4):
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
где ВГ' - расход дымовых газов на входе камеры сгорания, кг/ч;
ТГ' - температура дымовых газов на входе камеры сгорания, °С;
О2' - содержание кислорода в дымовых газах на входе камеры сгорания, %;
CГ' - теплоемкость дымовых газов на входе камеры сгорания, ккал/кг;
ВГ" - общий расход дымовых газов на выходе камеры сгорания, кг/ч;
ВТ - общий расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, кг/ч;
ВТ ГОР - расход топлива на горелки, кг/ч;
QР Н - низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг;
О2" - содержание кислорода в дымовых газах на выходе камеры сгорания, %;
VB O - теоретический расход воздуха на сжигание 1 кг топлива, кг/ч;
ВВ - расход воздуха на камеру сгорания, кг/ч;
ТГ" - температура газов на выходе камеры сгорания, °С;
СГ" - теплоемкость дымовых газов на выходе камеры сгорания, ккал/кг;
α - коэффициент избытка воздуха,
а температуру в камере сгорания поддерживают на уровне 850-1150°С.
Указанная совокупность признаков позволяет обеспечить снижение содержания NOx за счет оптимального выбора расхода и состава топлива, а также определить необходимый расход воздуха, что обеспечивает поддержание необходимого температурного уровня в камере сгорания.
Заявленный способ реализуется с помощью установки термического обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, схема которой изображена на чертеже.
Дымовые газы от топливосжигающих агрегатов, например от коксовой батареи 1, поступают в смеситель 2. Общий поток топлива подают по газопроводу 3, при этом первый поток топлива по газопроводу 4 направляют в смеситель 2, где смешивают с дымовыми газами, а второй поток топлива направляют по газопроводу 5 на горелки 6, где его сжигают в атмосфере воздуха, подаваемого по воздуховоду 7, а затем подают в камеру сгорания 8. При этом по воздуховоду 7 подают весь необходимый воздух с учетом кислорода, содержащегося в дымовых газах. В камере сгорания 8 происходит сжигание газа и горючих компонентов дымовых газов. Одновременно происходит снижение содержания NOx за счет его термического разложения в присутствии СО, H2, СН4 при температуре 850-1150°С. Процесс горения осуществляют таким образом, чтобы температура на выходе камеры сгорания поддерживалась на уровне 850-1150°С. В этом диапазоне температур обеспечивается оптимальное обезвреживание дымовых газов.
При снижении температуры ниже 850°С возрастает содержание СО; при повышении более 1150°С - увеличивается содержание NOx.
Содержание кислорода в дымовых газах на выходе камеры сгорания поддерживается по возможности минимальным, например 1-8%. При этом обеспечивается экономически целесообразная утилизация тепла.
Ниже приведены результаты испытаний заявляемого способа на установке термического обезвреживания дымовых газов, смонтированной на коксовой батарее №1 ОАО "Запорожкокс".
Пример реализации заявляемого способа.
В качестве топлива использовали коксовый газ следующего состава, в %: CO2 - 2,2; O2 - 1,1; CmHn - 2,2; СО - 6,3; СН4 - 25,3; Н2 - 58,0; N2 - 4,9.
Теоретическое количество кислорода, необходимое для сжигания коксового газа (м3/м3), определяли по формуле:
O2T=0,01·[0,5·(СО+Н2)+2·СН4+3,23·СmHn-О2],
О2T=0,888 м3/м3 газа или О2T=2,86 кг/кг газа.
Теоретическое количество требуемого сухого воздуха для сжигания коксового газа (м3/м3) составило:
LT=100·O2Т/21=4,33 м3/м3 газа или LT=2,86 кг/кг газа.
ВГ' - расход дымовых газов на входе камеры сгорания составлял 140000 м3/ч или 175000 кг/ч.
ТГ' - температура дымовых газов на входе камеры сгорания - 257°С.
ТГ" - температура дымовых газов на выходе камеры сгорания - 1000°С.
О2' - содержание кислорода в дымовых газах на входе камеры сгорания - 10%.
О2" - содержание кислорода в дымовых газах на выходе камеры сгорания - 5%.
CГ' - теплоемкость дымовых газов, подаваемых в камеру сгорания, рассчитывалась по их составу:
CO2 - 6%; O2 - 10%; H2O - 11%; N2 - 73%;
СГ'=0,010+0,022+0,042+0,184=0,258 ккал/кг.
СГ" - теплоемкость газов на выходе из камеры сгорания рассчитывали также по их составу: СО2 - 8%; O2 - 5%; Н2О - 10%; N2 - 77%;
СГ"=0,021+0,012+0,051+0,205=0,289 ккал/кг;
QP H - низшая теплотворная способность топлива 3980 ккал/м3 или 9091 ккал/кг;
α - коэффициент избытка воздуха
Figure 00000014
,
где O2 - содержание избыточного кислорода в сухих продуктах сгорания, %;
СО2 - содержание двуокиси углерода в сухих продуктах сгорания.
Соотношение -
Figure 00000015
изменяется в зависимости от состава топлива и составляет для коксового газа - 0,42, для доменного - 2,54, для генераторного - 2,4.
ВГ" - расход газов на выходе камеры сгорания определяли по формуле (1).
После подстановки ВT по формуле (2) и ВB по формуле (3) получили уравнение:
Figure 00000016
,
где
Figure 00000017
;
Figure 00000018
.
Figure 00000019
или ВГ"=168592,54 нм3/час.
Преобразовав формулу (2), получили общий расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, ВT, кг/час.
Figure 00000020
или ВT=12086,6 нм3/час.
Из формулы (3) определили расход воздуха, подаваемого в камеру сгорания, ВB:
Figure 00000021
или ВВ=33590,2/1,29=26039 км3/час.
Рассчитав расход топлива на горелки ВТ ГОР по формуле (4), получили:
Figure 00000022
или ВТ ГОР=2708,9/0,44=6156,6 км3/час.
Таким образом были определены основные значения расчетных величин при реализации заявляемого способа обезвреживания дымовых газов.
При указанных параметрах работы установки термического обезвреживания дымовых газов получены следующие результаты (по снижению концентрации СО и NOx в дымовых газах):
содержание СО на входе в установку - 4170 мг/м3;
содержание СО на выходе из установки - 0 мг/м3;
содержание NOx на входе в установку - 740 мг/м3;
содержание NOx на выходе из установки - 467 мг/м3.
Ниже приведены результаты испытаний при различной температуре в камере сгорания при использовании коксового газа.
Таблица 1
Уровень температуры на выходе камеры сгорания, °С Содержание СО, мг/м3 Содержание NOx, мг/м3
на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания
1190 4150 0 740 750
850-1150 4150-4170 0-80 730-750 360-490
800 4150 750 740 355
Из данных, приведенных в Таблице 1, следует, что в предлагаемом температурном диапазоне 850-1150°С наблюдается практически полное обезвреживание дымовых газов от СО и снижение NOx на 40-50%. При снижении температуры ниже 850°С наблюдается резкое увеличение содержание СО. При этом содержание NOx остается практически на том же уровне. Повышение температуры более 1150°С приводит к резкому росту содержания NOx в дымовых газах за счет интенсивного образования окислов азота при сжигании коксового газа в камере сгорания.
Аналогичные результаты получены в лабораторных условиях при использовании в качестве топлива доменного газа, смеси доменного газа с коксовым газом, а также генераторного газа. Данные проведенных испытаний приведены в Таблицах 2, 3.
В Таблице 2 приведены результаты испытаний при различной температуре в камере сгорания при использовании доменного газа.
В Таблице 3 приведены результаты испытаний при различной температуре в камере сгорания при использовании генераторного газа.
Таблица 2
Уровень температуры на выходе камеры сгорания, °С Содержание СО, мг/м3 Содержание NOx, мг/м3
на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания
1160 5400 80-160 520 540
850-1150 5300-5500 0-120 510-530 290-310
840 5400 820 520 500
Таблица 3
Уровень температуры на выходе камеры сгорания, °С Содержание СО, мг/м3 Содержание NOx, мг/м3
на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания на входе в камеру сгорания на выходе из камеры сгорания
1160 6200 40-150 640 720
850-1150 6150-6250 0-110 630-650 330-350
840 6200 760 640 610

Claims (1)

  1. Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов, характеризующийся тем, что обезвреживание дымовых газов ведут в камере сгорания, общий поток топлива делят на два потока, первый поток топлива смешивают с дымовыми газами, подаваемыми в камеру сгорания, а второй поток топлива направляют в горелки камеры сгорания, где сжигают в среде воздуха, а затем подают в камеру сгорания, отличающийся тем, что в качестве топлива используют коксовый газ, или доменный газ, или генераторные газы, или смесь указанных газов, при этом общий расход дымовых газов (ВГ") на выходе камеры сгорания, общий расход топлива (ВТ), подаваемого в камеру сгорания, расход воздуха (ВВ), подаваемого в камеру сгорания, и расход топлива (ВТ ГОР), подаваемого на горелки, определяют в соответствии со следующей системой уравнений (1), (2), (3), (4):
    Figure 00000023
    Figure 00000024
    Figure 00000025
    Figure 00000026
    где ВГ' - расход дымовых газов на входе камеры сгорания, кг/ч;
    ТГ' - температура дымовых газов на входе камеры сгорания, °С;
    O2' - содержание кислорода в дымовых газах на входе камеры сгорания, %;
    СГ' - теплоемкость дымовых газов на входе камеры сгорания, ккал/кг;
    ВГ" - общий расход дымовых газов на выходе камеры сгорания, кг/ч;
    ВТ - общий расход топлива, подаваемого в камеру сгорания, кг/ч;
    ВТ ГОР - расход топлива на горелки, кг/ч;
    QР Н - низшая теплотворная способность топлива, ккал/кг;
    O2" - содержание кислорода в дымовых газах на выходе камеры сгорания, %;
    VB O - теоретический расход воздуха на сжигание 1 кг топлива, кг/ч;
    ВВ - расход воздуха на камеру сгорания, кг/ч;
    ТГ" - температура газов на выходе камеры сгорания, °С;
    СГ" - теплоемкость дымовых газов на выходе камеры сгорания, ккал/кг;
    α - коэффициент избытка воздуха,
    а температуру в камере сгорания поддерживают на уровне 850-1150°С.
RU2004136723/03A 2003-12-25 2004-12-16 Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов RU2286511C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA20031212371 2003-12-25
UA20031212371A UA70063C2 (ru) 2003-12-25 2003-12-25 Способ обеззараживания дымовых газов топливосжигательных агрегатов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004136723A RU2004136723A (ru) 2006-05-27
RU2286511C2 true RU2286511C2 (ru) 2006-10-27

Family

ID=34513314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004136723/03A RU2286511C2 (ru) 2003-12-25 2004-12-16 Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2286511C2 (ru)
UA (1) UA70063C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573625C2 (ru) * 2013-10-01 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" Способ определения расхода дымовых газов по содержанию в них кислорода и расходу топливного газа

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573625C2 (ru) * 2013-10-01 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Санкт-Петербург" Способ определения расхода дымовых газов по содержанию в них кислорода и расходу топливного газа

Also Published As

Publication number Publication date
UA70063A (en) 2004-09-15
RU2004136723A (ru) 2006-05-27
UA70063C2 (ru) 2006-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0281144B1 (en) Oxygen enriched combustion
CN102016418A (zh) 氧燃烧锅炉的氧供给控制方法及装置
JP6653862B2 (ja) 発火装置における燃焼管理のための方法および発火装置
JPH07198109A (ja) 深段階的燃焼法
CN103791493B (zh) 煤粉火焰预热再燃系统
JP2007271188A (ja) バーナーの燃焼方法
RU2286511C2 (ru) Способ обезвреживания дымовых газов топливосжигающих агрегатов
KR20150068918A (ko) 공업용 노 내의 금속 재료 가열 방법
Zajemska et al. Formation of pollutants in the process of co-combustion of different biomass grades
WO2009047260A3 (de) Brenner für einen industrieofen
CN102980174A (zh) 一种燃煤燃气组合型高效低排放层燃燃烧装置及工艺
ES2260049T5 (es) Procedimiento e instalacion para el tratamiento termico de material de grano fino.
JP3912115B2 (ja) コークス炉のガス燃焼方法
RU2407948C1 (ru) Способ трехступенчатого сжигания угля с применением плазменной термохимической подготовки
SE533731C2 (sv) Förfarande vid förbränning av lågvärdigt bränsle
RU1788021C (ru) Способ отоплени регенератора высококалорийным топливом
CN208952074U (zh) 一种低氮燃烧煤气锅炉
UA60099A (ru) способ очистки отходящих газов от топливосжигательных печей
EA030025B1 (ru) Способ работы котельного агрегата и котельный агрегат
UA120401C2 (uk) Спосіб спалення палива в доменних повітронагрівачах
JP2024070491A (ja) 鋼材用加熱炉の操業方法および鋼材用加熱炉
SU1308812A1 (ru) Камерна обжигова печь
US869485A (en) Combustion process.
SU1765609A1 (ru) Способ утилизации тепла отход щих газов нагревательных печей
Gil et al. A study on emissions from afterburning chambers included in metallurgical thermal equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171217