SU1135970A1 - Устройство дл термического обезвреживани сбросных газов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее камеру горени , регенеративные насадки из слоев зернистого материала с перфорированным вводом сбросных газов, горелочный блок с клапанами и узлом их переключени , отличающеес  тем, что, с целью увеличени  степени очистки сбросных газов и снижени  содержани  окислов азота в продуктах сгорани , камера горени  выполнена из центральной секции, заполненной огнеупорным материалом шаровидной формы, и двух периферийных секций, заполненных дробленым огнеупорным материалом, наход щимс  в непосредственном контакте с заполнителем регенеративных насадок, причем центральна  секци  выполнена с карманами, глубина которых составл ет 2,5-3,0 D, где D - средневзвешенный диаметр элементов засыпки центральной секции, и снабжена горелками предварительного смещени  газообразного топлива и сбросных газов, a периферийные секции снаб (Л жены горелками, обеспечивающими диффузионное горение газообразного топлива в слое огнеупора периферийных секций. Обезвреженный газ со ел со

Description

Изобретение относитс  к разделу нагревательных устройств металлургической теплотехники и может быть использовано на заводах металлургической, э,нергетической и химической промышленности дл  очистки газов, отход щих из печей, котлов и химических аппаратов. Известно устройство дл  термического обезвреживани  сбросных газов, содержащее корпус, регенеративную насадку, электрический нагреватель, разделительную перегородку с отверсти ми дл  прохода газов и реверсивное устройство с патрубками дл  подвода и отвода газов. В данном устройстве сбросный холодный газ, подлежащий очистке и содержащий в своем составе кислород воздуха, через клапанное устройство подаетс  в одну из камер, проходит через пористую стенку полой емкости, нагрева сь в ней, и поступает внутрь емкости. Затем предварительно нагретый газ проходит через отверстие к перегородке и догреваетс  нагревателем до температуры самовоспламенени  вредных веществ, которые полностью сгорают до НгО и СОг В смежной камере обезвреженный газ проходит через пористую стенку емкости, нагревает ее, охлажда сь до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и через клапанное устройство выходит в окружающую среду. ГТо мере того, как одна половина емкости остывает, а втора  нагреваетс , производитс  переключение клапана и. движение газа в аппарате, измен етс  на противоположное 1 . Недостатком данного устройства  вл етс  неполное сжигание сбросных газов из-за малой поверхности соприкосновани  сбросных газов с раскаленной спиралью электрического нагревател  и малым временем нахождени  сбросных газов в зоне высоких температур. Известно также устройство дл  термического обезвреживани  газов, содержащее корпус, регенеративную насадку, нагреватель , разделительную перегородку с отверстием дл  прохода газов и реверсив;ное устройство с патрубками дл  подвода и отвода газов. Это устройство дл  термического дожигани  вредных веществ выполнено из двух горизонтальных смежных удлиненных камер пр моугольного сечени  и системы- распределени  газовых потоков. В каждой камере имеетс  рещетка больщой толщины из огнеупорного кирпича, наход щегос  на пути движени  газа. Камеры соедин ютс  между собой окном, в котором смонтирован источник тепла (газова  горелка или электродвигатель). Холодный газ, подлежащий очистке, вводитс  с одного конца первой камеры, проходит через кирпичную решетку и окно с источником тепла, после чего его температура резко поднимаетс , и все органические примеси окисл ютс  до и СО 2 кислородом воздуха. Во второй камере газы проход т через рещетку из кирпича, нагревают ее и затем выход т из аппарата в дымовую трубу. После того, как кирпичи в первой камере остывают, направление движени  газов путем переключени  клапанов мен етс  на противоположное 2. Недостатком устройства  вл етс  неполное сжигание загр зненных газов, осуществл емое в окне со смонтированным в нем источником тепла и объ сн емое малой . поверхностью соприкосновени  сбросных газов с поверхностью горени . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство дл  термического обезвреживани  сбросных газов, содержащее камеру горени , регенеративные насадки из слоев зернистого материала с перфорированным вводом сбросных газов , горелочный блок, клапаны и узел переключени  клапанов. В устройстве загр зненные газообразные отходы, проход  через рещетку с расположенной на ней керамической засыпкой , сгорают в топке. Гор чие газы проход т вторую часть керамической засыпки, нагрева  ее, и охлажденные, удал ютс . Затем процесс повтор етс  в обратном направлении 3. В известном устройстве не обеспечиваетс  достаточно полное сжигание загр зненных газов, не исключена возможность обр-азовани  застойных зон по периферии свода камеры горени  и его работа сопровождаетс  повышенным выходом окислов азота в продуктах сгорани . Указанные недостатки объ сн ютс  следующим. Данна  конструкци  не может обеспечить полного обезвреживани  сбросных газов вследствие некачественного их смещени  с продуктами горени . Наличие застойных зон по периферии свода камеры горени   вл етс  результатом существующей в данной печи организации процесса горени . Сжигание сбросных газов осуществл етс  в пламени горелки, что создает высокотемпературную зону, в которой происходит интенсивный процесс образовани  окислов азота. Целью изобретени   вл етс  увеличение степени очистки сбросных газов и снижение содержани  окислов азота в продуктах сгорани . Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  термического обезвреживани  сбросных газов, содержащем камеру горени , регенеративные насадки из слбев зернистого материала с перфорированным вводом сбросных газов, горелочный блок с

клапанами и узлом их переключени , камера горени  выполнена из центральной секции , заполненной огнеупорным материалом шаровидной формы, и двух периферийных секций, заполненных дробленым огнеупором материалом, наход щимс  в непосредственном контакте, с заполнителем регенеративных насадок, причем центральна  секци  выполнена с карманами, глубина которых составл ет (2,5-3,0) Р , где D - средневзвешенный диаметр элементов засыпки центральной секции, и снабжена горелками предварительного смешени  газообразного топлива и сбросных газов, а периферийные секции снабжены горелками, обеспечивающими диффузионное горение газообразного топлива в слое огнеупора периферийных секций.

Выполнение глубины карманов меньще (2,5-3,0) D приводит к отрыву пламени в этих зонах при розжиге устройства, вследствие того, что при розжиге слой еще не нагретого огнеупора  вл етс  интенсивным поглотителем тепла, и при незначительном превышении скорости .газового потока происходит отрвш пламени.

Исследовани , проведенные в институте «Мосгазниипроект, позволили установить , что интенсивное выгорание газа при кинематическом сжигании в слое огнеупора шарообразной формы происходит на высоте начина  с величины 3D. Поэтому выполнение глубины карманов более (2,5-3,0) D приводит к тому, что в этих зонах в процессе работы устройства развиваетс  высока  температура, что неэффективно как с точки зрени  обезвреживани  сбросных

газов, так и с точки зрени  образовани  окислов азота.

На фиг. 1 представлено устройство дл  термического обезвреживани  сбросных газов; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1.

Устройство дл  термического обезвреживани  сброснь1х газов содержит корпус 1, в центрах двух боковых граней которого размещены патрубки 2 подачи газообразного топлива, а в средней части двух боковых граней выполнены отверсти  3 подачи сбросных газов, подлежащих термическому обезвреживанию. На этих же боковых гран х размещены патрубки 4 подачи сбросных газов, идущих на горение . Вне корпуса 1 расположено реверсивное устройство 5, содержащее переключатель 6 направлени  движени  потока, патрубок 7 подвода сбросных газов, патрубок 8 выхода обезвреженных газов и газоходы 9. Газоходы 9 образуют с боковой поверхностью корпуса 1 приемную камеру 10 сбросных обезвреженных газов. К корпусу I осесимметрично прикреплены две рещетки 11 и две решетки 12, раздел ющие внутреннюю полость камеры 1 на п ть отсеков

Отсек 13, образованный рещетками 12, боковыми гран ми и основани ми корпуса 1, заполнен огнеупором 14 щаровидной формы боковых граней корпуса 1,  вл ющихс  регенеративными насадками, а в средней части зоной кинетического горени ) и дробленым огнеупором 15. Отсеки, образованные рещетками 11 и 12, боковыми гран ми и основани ми корпуса 1,  вл ютс  камерами раздачи 16 сбросных газов, даваемых на кинетическое и диффузионное горение в отсек 13. Отсеки, образованные рещетками 11 и основани ми корпуса 1,  вл ютс  газораздаточными камерами 17. В решетках 11 и 12 соответственно соосно д выполнены отверсти  18 и 19 так, что диаметр отверстий 19 решеток 12 несколько больше диаметра отверстий 18 решеток 11, а в центрах решеток 11 и 12 выполнены отверсти  20 (в решетках 11) и отверсти  21 (в решетках 12). В соосные отверсти  18

20 и 19 вставлены газораздаточные трубки 22 подачи газа так, что в отверсти х 18 решеток 11 они установлены плотно, а в отверсти х 19 решеток 12 - с кольцевыми зазорами 23 подачи сбросных газов дл 

5 организации диффузионного горени . В соосные отверсти  20 решеток 11 и отверсти  21 решеток 12 плотно установлены трубки 24 с отверсти ми 25 подачи сбросных газов дл  обеспечени  кинетического горени . В области расположени  трубок 24

0 в решетках 12 выполнены карманы 26,  вл ющиес  зонами устойчивого кинетического горени , необходимые при розжиге устройства.

Устройство дл  термического обезвреживани  сбросных газов работает следующим образом.

После подачи в устройство газообразного топлива по патрубкам 2 и сбросных газов по патрубкам 4 производитс  розжиг

0 газовоздушной смеси запальным устройством . В период розжига и разогрева огнеупора (в начальный момент, до полного прогрева сло  огнеупора, устойчивое горение обеспечиваетс  в карманах 26) подача сбросных газов через патрубок 7 не Произ 5 водитс . После розжига продукты сгорани , удал  сь в атмосферу через отверсти  3 do одному из газоходов 9, нагревают огнеупор 14, расположенный в одной из частей отсека 13 - регенеративную насадку (по .

Q ходу движени  потока продуктов сгорани ). После нагрева одной из регенеративных насадок до необходимой температуры (t 700-800°С) производитс  подача сбросных газов через патрубок 7 с одновременным переключением переключател  6

5 направлени  движени  потока сбрЬсных газов в сторону нагретого огнеупора. Холодный сбросный газ, подлежащий термическому обезвреживанию, поступающий

через патрубок 7 в один из газоходов 9, следует в приемную камеру 10. Из камеры 10 через отверсти  3 сбросный газ поступает Б примыкающую зону раскаленного огнеупора 14, где нагреваетс  и, попада  в слой дробленого огнеупора 15, частично сгорает в зоне диффузионного горени , образованного газораздаточными трубками 22 подачи газообразного топлива и кольцевыми зазорами 23 подачи сбросных газов. После нагрева и частичного сгорани  смешанный поток газов поступает в высокотемпературную зону кинетического горени , где осуществл етс  кинетическое горение , создаваемое за счет подачи газовоздущной смеси по трубкам 24. Затем поток газов вновь поступает в зону диффузионного горени , где сбросные газы и продукты неполного сгорани  газообразного топлива догорают. Полностью обезвреженные газы поступают в зону элементов холодного огнеупора 14 щаровидной формы,  вл ющуюс  регенеративной насадкой, где, отдава  огнеупору 14 тепло, охлаждаютс  и через отверсти  3 поступают в газоприемную камеру 10, а затем по газоходу 9 через патрубок 8 удал ютс  в атмосферу. По мере того, как одна из регенеративных насадок остывает, а друга  нагреваетс , происходит срабатывание переключател  6 реверсивного устройства 5 и движение потока сбросных газов в аппарате измен етс  на противоположное. Нагревание и термическое обезвреживание сбросных газов осуществл етс  за счет сжигани  в зонах, огнеупоров газообразного топлива, которое через патрубок 2 по трубкам 24 поступает в зону кинетического горени  огнеупоров 14 и по трубкам 22 в зону диффузионного горени  огнеупора 15. Сбросные газы, содержащие в осевом составе кислород.

поступают через патрубки 4 в камеры раздачи 16, из которых по кольцевым зазорам 23 следуют в слой дробленого огнеупора 15 в зону диффузионного горени  и через отверсти  25 по трубкам 24 в зону кинетического горени  с огнеупором 14.

В зоне диффузионного горени  за счет высоких турбулизирующих свойств дробленого огнеупора происходит интенсивное перемещивание газообразного топлива и сбросных газов и их совместное частичное сгорание (или полное догорание), при этом в слое дробленого огнеупора 15 развиваетс  температура 500-700°С. В зоне кинетического горени  с огнеупором 14 происходит основное выгорание сбросных газов, при этом развиваетс  температура 700-1000°С.

Развиваемые в зонах диффузионного и кинетического горени  температуры  вл ютс  достаточными дл  полного сгорани  газообразного топлива и полного выгорани  всех токсичных компонентов сбросных газов, но их значени  ниже значений температур, при которых происходит ин5 тенсивное образование окислов азота.

Проведенна  экспериментальна  проверка показала, что при полном выгорании сбросных газов, содержание окислов азота в продуктах сгорани , приведенных к коэффициенту избытка воздуха, равному 1, составл ло 40мг/м, при этом содержание продуктов неполного сгорани  газообразного топлива не превыщало допустимых норм.

Выполнение регенеративных зон огнеc упора из элементов шаровидной формы обеспечивает хорошие теплопередающие свойства материала при малых сопротивлени х движению потока газ.ов. Газообразное топлива /«. 2/ Фиг.г Сдросанный

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ СБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащее камеру горения, регенеративные насадки из слоев зернистого материала с перфорированным вводом сбросных газов, горелочный блок с клапанами и узлом их переключения, отличающееся тем, что, с целью увеличения степени очистки сбросных газов и снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания, камера горения выполнена из центральной секции, заполненной огнеупорным материалом шаровидной формы, и двух периферийных секций, заполненных дробленым огнеупорным материалом, находящимся в непосредственном контакте с заполнителем регенеративных насадок, причем центральная секция выполнена с карманами, глубина которых составляет 2,5—3,0 D, где D — средневзвешенный диаметр элементов засыпки центральной секции, и снабжена горелками предварительного смещения газообразного топлива и сбросных газов, а периферийные секции снабжены горелками, обеспечивающими диффузионное горение газообразного топлива в слое огнеупора периферийных секций.

   Обезвреженный газ

   Фи г.1

   SU „.,1135970 >