SK283426B6 - Spôsob riadeného spaľovania - Google Patents

Abstract

Opisuje sa spôsob riadeného spaľovania v priemyselnej peci (1), ktorej spaliny sa spaľujú v potrubí (10) na odvod spalín. Podľa vynálezu sa plynule meria teplota spalín a pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín sa zvyšuje obsah kyslíka v atmosfére priemyselnej pece (1).ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu prevádzky priemyselnej pece, ktorej spaliny sa spaľujú v potrubí na odvod spalín.

Doterajší stav techniky

V zlievarňach a zariadeniach na pretavby liatiny, medi, olova, hliníka a iných kovov sa veľmi často používajú taviace pece vykurované horákmi. Ak sa taví napríklad v rotačnej bubnovej peci liatina, ohrieva sa vsádzka s hmotnosťou od 2 do 10 ton olejovými alebo plynovými horákmi vo vodorovne uloženom, žiaruvzdorné vymurovanom, pomaly sa okolo pozdĺžnej osi otáčajúcom bubne na teplotu odpichu asi 1500 °C. Vykurovanie rotačných bubnových pecí sa najčastejšie vykonáva horákmi, ktoré sú usporiadané na čelnej strane pece a ktorých plameň siaha dovnútra pece. Otvorom usporiadaným najčastejšie na protiľahlej strane pece unikajú spaliny z pece potrubím do komína.

Pri prevádzke takýchto priemyselných pecí sú v spalinách veľké množstvá oxidu uhoľnatého, pričom množstvo uvoľneného oxidu uhoľnatého závisí od obsahu kyslíka v peci, od teploty pece, od vsádzky, ktorá je tavená, od otáčavého pohybu pece a prípadne od pridávaných prostriedkov na riadenie obsahu uhlíka. V nepatrnom podiele je v spalinách vystupujúcich z pece okrem oxidu uhoľnatého taktiež obsiahnutý vodík, ktorý na svoje spálenie potrebuje kyslík. Vodík pochádza zo spaľovacích reakcii, z paliva a z plastických hmôt a olejov, ktoré často uľpievajú na vsádzke.

Dosiaľ bol oxid uhoľnatý a vodík obsiahnutý v spalinách priemyselných pecí spaľovaný v potrubiach na odvod spalín. Vyvíjanie plameňov v potrubiach na odvod spalín vedie k silnému tepelnému zaťaženiu ďalej zapojených filtrov. Tkanivové filtre sa prehrejú alebo sa filtračné zariadenie odpoja.

Okrem toho je spaľovanie oxidu uhoľnatého v potrubiach na odvod spalín energeticky nepriaznivé na prevádzku priemyselnej pece. Významná by bola snaha o spaľovanie oxidu uhoľnatého vo vnútornom priestore pece. Takto uvoľnená energia by mohla potom viesť k úsporám paliva.

Následkom silne kolísajúceho množstva oxidu uhoľnatého v peci nebolo dosiaľ možné riadené spaľovanie oxidu uhoľnatého. Prívod kyslíka do pccc by totiž musel byť stále korelovaný s uvoľneným množstvom oxidu uhoľnatého. To isté platí pre vodík uvoľnený v podstatne menšom množstve. Pri trvalom prebytku kyslíka dochádza naproti tomu ku spaľovaniu legovacích prvkov, napríklad pri tavbe liatiny. Trvalé nasadenie analyzátorov plynov, ktoré merajú príslušný obsah oxidu uhoľnatého v atmosfére pece, je nemožné z dôvodov vyvíjania prachu a sadzí, pretože sa usadzujú častice na vodou chladených snímačoch, meracích zariadeniach a analyzátoroch.

Úlohou predloženého vynálezu je teda vytvoriť zlepšený spôsob prevádzky priemyselných pecí, ktorých spaliny sa spaľujú v potrubí na odvod spalín, ktorým by boli odstránené uvedené nedostatky doterajšieho stavu techniky a bola by umožnená predovšetkým energeticky výhodnejšia prevádzka pecí, ako i znížené tepelné zaťaženie filtrov.

Podstata vynálezu

Vynález rieši úlohu tým, že vytvára spôsob prevádzky priemyselnej pece, ktorej spaliny sa spaľujú v potrubí na odvod spalín, ktorého podstata spočíva v tom, že sa plynulé meria teplota spalín a pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín sa zvyšuje obsah kyslíka v atmosfére priemyselnej pece.

Merania obsahu oxidu uhoľnatého v dymovom plyne na strane odvodu spalín z pece a merania teploty v potrubí na odvod spalín do komína ukazujú, že obe hodnoty majú priamu súvislosť.

Táto súvislosť bude ďalej vysvetlená pre prípad, v ktorom oxid uhoľnatý obsiahnutý v spalinách, ako i vodík, sa spaľuje vzduchom, ktorý môže do potrubia na odvod spalín vnikať otvormi. Pri nízkom obsahu oxidu uhoľnatého v dymovom plyne sa tento prevažne ochladí vzduchom vnikajúcim do potrubia na odvod spalín, čím taktiež teplota spalín zostáva nízka. Pri vysokom obsahu oxidu uhoľnatého v dymovom plyne sa oxid uhoľnatý prevažne spáli kyslíkom privádzaného vzduchu, takže nenastáva žiadne ochladenie spalín. Teplota spalín môže byť potom pri zmienenej tavbe liatiny vyššia ako 600 °C. Uvedené skutočnosti platia rovnako pre prípad, že na spaľovanie spalín v potrubí na odvod spalín sa použije iný oxidačný prostriedok ako vzduch.

Podľa vynálezu tak môže byť meraná teplota spalín na jednom mieste potrubia ku komínu porovnaná s pomerným obsahom oxidu uhoľnatého v atmosfére pece pri zanedbaní obsahu vodíka. Tým je vytvorený jednoduchý a pozorovanie nevyžadujúci spôsob plynulého zisťovania obsahu oxidu uhoľnatého vnútri pece.

Nasadenie zariadenia na meranie množstva plynu na určenie obsahu oxidu uhoľnatého vnútri pece, pričom tieto zariadenia sú poruchové a značne nákladné na údržbu, sa použitím spôsobu podľa vynálezu stane úplne zbytočným.

Vynález umožňuje výhodnú možnosť riadeného spaľovania oxidu uhoľnatého uvoľneného v atmosfére priemyselných pecí. Pritom sú uvažované všetky procesy, pri ktorých v atmosférach pecí vzniká oxid uhoľnatý a vodík, ktoré sú následne v spalinách spaľované. Na riadené spaľovanie oxidu uhoľnatého a vodíka sa pri prekročení vopred danej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín zvýši obsah kyslíka v atmosfére priemyselnej pece.

Podiel kyslíka v atmosfére pece môže byť dovnútra pece privádzaný priamym vháňaním kyslíka dýzami na zvýšenie obsahu kyslíka v peci. Možno použiť i nejaký plyn obsahujúci kyslík. Pri priemyselných peciach vykurovaných horákmi na kyslík a palivo môže byť kyslík výhodne privádzaný dovnútra pece cez horák. Ak prekročí meraná teplota spalín vopred zadanú požadovanú hodnotu, zavádza sa dovnútra pece zodpovedajúcou riadiacou dráhou prídavný kyslík tak dlho, až teplota spalín opäť klesne pod žiadanú hodnotu.

Oxid uhoľnatý' a vodík, ktoré sú spaľované vnútri pece, uvoľňujú energiu a zvyšujú tak teplotu v priemyselnej peci. To vedie ku skráteným časom procesov, ako i k úspore energie. Navyše sa zníži podiel oxidu uhoľnatého v spalinách, čím klesne teplota spalín a ďalej zapojené filtre spalín už nemôžu byť tepelne preťažené.

Inak môže byť výhodne pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín znížené množstvo paliva, ktoré sa privádza do horákov, a to pri stálom množstve privádzaného kyslíka. Tým vzniká priama úspora paliva pri vykurovaní priemyselnej pece.

Vhodná žiadaná hodnota teploty sa správne určí pri prvom spustení priemyselnej pece pokusom. Na tento účel sa môže vstavať termočlánok napríklad za posledný otvor na prívod vzduchu alebo iného oxidačného prostriedku v potrubí na odvod spalín. Potom sa určí teplota spalín spaľovaných vzduchom, prípadne oxidačným prostriedkom. Táto teplota zodpovedá pomernému obsahu oxidu uhoľnatého a vodíka vnútri pece. Podľa spôsobu prevádzky priemyselnej pece sa zvolí požadovaná hodnota v rozsahu od 150 °C do 650 °C. Pri tavení liatiny je táto teplota s ohľadom na maximálnu teplotu pre ďalej zapojené filtračné zariadenia a podľa dĺžky potrubia na odvod spalín za termočlánkom v rozsahu asi od 150 °C do 650 °C.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na jedinom obrázku je schematicky znázornené zariadenie na uskutočňovanie spôsobu prevádzky priemyselných pecí podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na jedinom obrázku je znázornená priemyselná pec 1, predovšetkým vytvorená ako rotačná bubnová pec, vykurovaná horákom 2, ktorý je pripojený k prívodnému potrubiu 3 kyslíka a k prívodnému potrubiu 4 paliva. Priemyselná pec 1 je pripojená na potrubie 10 na odvod spalín, ktoré má medzery 6 a 7 na vzduch. Za druhou medzerou 7 na vzduch je vnútri potrubia 10 na odvod spalín umiestnený termočlánok 8 spojený s prijímačom 9 meraných hodnôt.

Pri tavení liatiny v priemyselnej peci 1 táto obsahuje vsádzku 5 s hmotnosťou 3 tony, ktorá sa ohrieva horákom 2 na olej a kyslík asi za 2,5 hod. na teplotu asi 1500 °C na odpich.

Uhlík obsiahnutý vo vsádzke 5 sa počas tavby oxiduje kyslíkom atmosféry priemyselnej pece 1 čiastočne na oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, takže na vyrovnanie straty uhlíka musí byť do vsádzky pridaný prostriedok na zvýšenie obsahu uhlíka. Merania obsahu oxidu uhoľnatého v suchom dymovom plyne dávajú v tomto príklade uskutočnenia maximálne hodnoty 35 % oxidu uhoľnatého v spalinách priamo na čelnej strane priemyselnej pece 1.

Najprv sa termočlánkom 8 a prijímačom 9 meraných hodnôt meria po určitý čas teplota spalín spálených vzduchom v potrubí 10 na odvod spalín. V závislosti od dĺžky potrubia 10 na odvod spalín za termočlánkom 8 sa ukazujú ako vhodné požadované hodnoty teploty od 150 °C do 250 °C. V tomto prípade sa na neznázomenom regulátore nastaví žiadaná hodnota teploty 230 °C. Tento regulátor je spojený s regulačným ventilom zaradeným v prívodnom potrubí 3 kyslíka k horáku 2.

Ak prekročí teraz meraná teplota vopred zadanú požadovanú hodnotu teploty, zvýši sa podľa vynálezu podiel kyslíka v atmosfére priemyselnej pece 1. To sa dosiahne nadstechiometrickým spaľovaním zmesi paliva a kyslíka v priemyselnej peci 1. V tomto príklade taktiež vždy, keď podiel oxidu uhoľnatého a vodíka vnútri pece prekročí určitú hornú hranicu, zvýši sa prívod kyslíka do horáku 2, takže oxid uhoľnatý môže byť zoxidovaný úplne na oxid uhličitý a vodík je spálený. Energia dosiaľ uvoľnená v potrubí 10 na odvod spalín sa pri spôsobe podľa vynálezu uvoľní už v priemyselnej peci 1. Tým klesne teplota spalín a regulačný okruh opäť zníži prívod kyslíka do horáku 2.

Spaľovanie oxidu uhoľnatého v priemyselnej peci 1, predovšetkým v rotačnej bubnovej peci riadenej spôsobom podľa vynálezu, niekoľko výhod.

Uvoľnená energia oxidu uhoľnatého môže byť využitá ešte v priemyselnej peci 1. S klesajúcim obsahom oxidu uhoľnatého v priemyselnej peci 1 sa obmedzuje privádzané množstvo kyslíka, takže sa zamedzí spaľovaniu legovacich prvkov. Teplota spalín je počas celej prevádzky priemyselnej pece 1 nižšia, takže fdtre už nie sú tepelne preťažené.

Objem spalín sa zmenší, pretože oxid uhoľnatý je spaľovaný v priemyselnej peci 1 kyslíkom na miesto v potrubí 10 na odvod spalín vzduchom. Konečne spôsob podľa vynálezu používa jednoduché meranie teploty na určenie pomerného obsahu oxidu uhoľnatého v priemyselnej peci 1 namiesto techniky ťažko zvládnuteľnej analýzy plynov a atmosfére priemyselnej pece.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob riadeného spaľovania v priemyselnej peci (1), ktorej spaliny sa spaľujú v potrubí (10) na odvod spalín, vyznačujúci sa tým, že sa plynulé meria teplota spalín a pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín sa zvyšuje obsah kyslíka v atmosfére priemyselnej pece (1).
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín sa do atmosféry priemyselnej pece (1) privádza plyn obsahujúci kyslík alebo čistý kyslík.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že v priemyselnej peci (1), ktorá sa vykuruje horákmi (2) na kyslík a palivo, sa pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín zvyšuje množstvo kyslíka privádzaného do horáku (2).
4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že v priemyselnej peci (1), ktorá sa vykuruje horákmi (2) na kyslík a palivo, sa pri prekročení vopred zadanej požadovanej hodnoty meranej teploty spalín znižuje množstvo paliva privádzaného do horáku (2).
5. 5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa t ý m , žc v priemyselnej peci na tavenie liatiny sa požadovaná hodnota meranej teploty spalín zvolí v rozsahu od 150 do 250 °C.
6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že spaliny priemyselnej pece (1) sa spaľujú so vzduchom vnikajúcim do potrubia (10) na odvod spalín.
7. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že spaliny priemyselnej pece (1) sa spaľujú s oxidačným prostriedkom privádzaním do potrubia (10) na odvod spalín.