UA124992C2 - Спосіб спалювання природного газу - Google Patents

Abstract

Спосіб спалювання природного газу, який включає змішування його з присадкою. Як присадку попередньо до надходження природного газу до котельні або іншого газовикористовуючого обладнання на газорозподільній станції додають від 3 до 30 % діоксиду вуглецю. Після цього здійснюють молекулярне перемішування.

Description

Винахід належить до способів спалювання палива. Спосіб може бути використаний для спалювання природного газу в котлах або в іншому паливовикористовуючому обладнанні.

Відомий спосіб спалювання газоподібного палива (АС СРСР Мо 817387 кл. Е 23 О 13/00, 1978 (54) (57) (Інститут газу АН УССР, автори Г.Ф. Найденов, О.С. Кущ), в якому в периферійну зону закрученого потоку повітря подають радіальними струменями паливо, а рециркуляційні гази надходять потоком в зону біля осі в кількості, що перевищує 50 95 його загальної витрати.

Частина суміші палива і рециркуляційних газів відсмоктують в зону розрідження закрученого потоку повітря, а інша кількість суміші створює прямоточний струмінь. По осі подачі газоподібного палива радіальними струменями в периферійну зону закрученого потоку повітря подають гази рециркуляції в суміші з частиною газоподібного палива, кількість котрого перевищує 50 95 його загальної витрати, а повітря попередньо змішують з частиною газів рециркуляції Але в цьому випадку не забезпечується потрібна якість молекулярного перемішування природного газу з баластними газами.

Відомий також спосіб спалювання газоподібного палива (50 1270491 АТ кл. Е 23 С 11/00), в якому подають повітря закрученим потоком та по його осі вводять частину палива в суміші з баластом (присадкою) при заданій концентрації останнього. По периферії вводять решту палива у вигляді радіальних струменів, з метою зниження концентрації оксидів азоту в продуктах згорання. Частину палива, що вводять у вигляді радіальних струменів, попередньо змішують з баластом, концентрацію якого підтримують рівною концентрації баласту в суміші з частиною палива, що вводять по осі потоку повітря.

Використання продуктів згоряння палива як присадки до палива має низьку екологічну ефективність, а також зменшує безпеку транспортування палива через присутність в присадці кисню. При додаванні присадки безпосередньо в пальниковому пристрої не досягається глибоке молекулярне перемішування її з паливом. Також відомий спосіб додавання присадки забезпечує зниження оутворювання оксидів азоту тільки на модернізованому паливовикористовуючому обладнанні.

В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу спалювання природного газу, в якому, внаслідок заміни в якості присадки продуктів згоряння палива на діоксид вуглецю, а також зміни місця подачі його в газопровід, забезпечується зменшення вибухонебезпечності

Зо способу та покращення змішування палива з діоксидом вуглецю на молекулярному рівні і за рахунок цього зменшують утворення оксидів азоту, що призводить до покращення екологічного стану навколишнього середовища.

Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі спалювання природного газу, який включає змішування його з присадкою згідно з пропозицією, як присадку попередньо до надходження природного газу до котельні або іншого газовикористовуючого обладнання на газорозподільчій станції (ГРО) додають від З до 30 95 діоксиду вуглецю, після чого здійснюють їх молекулярне перемішування.

Додатковою відмінною ознакою є те, що використання діоксиду вуглецю як присадки здійснюють з відхідних газів котлів чи контактних економайзерів.

Сукупність відмінних ознак запропонованого способу дозволяє вирішити поставлену задачу тому, що діоксид вуглецю не має в своєму складі кисню, який є в продуктах згорання в кількості 3-8956, що неприпустимо в газових мережах, і тому суміш діоксиду вуглецю і палива є вибухобезпечною. Ефективність також вища при використанні чистого діоксиду вуглецю, ніж однакової кількості продуктів згорання, а це зменшує утворення оксидів азоту і поліпшує екологічний стан навколишнього середовища.

Запропонований спосіб відображено на кресленні. Спосіб спалювання природного газу здійснюють таким чином. Попередньо на газорозподільній станції перед котельнею до газопроводу природного газу підмішують діоксид вуглецю в кількості від З до 30 95 від обсягу природного газу. При цьому на ділянці від ГРО до котельні та інших споживачів здійснюють молекулярне перемішування суміші природного газу і діоксиду вуглецю. Далі суміш природного газу та діоксиду вуглецю подають до пальникових пристроїв котлів, де відбувається його спалювання. Після спалювання суміші, на виході з котла з продуктів згорання відбирають діоксид вуглецю, який вловлюють з води у контактному економайзері (або іншому пристрої), котрий встановлено за котлами котельні. Далі діоксид вуглецю, що було вловлено в контактному економайзері, знову подають до газопроводу природного газу на газорозподільному пункті.

Приклад 1 (за найближчим аналогом). Природний газ з витратою 0,07 мз/год. подають радіальними струменями в периферійну зону закрученого повітряного потоку з витратою 1,5 м3/год., по осі якого подають суміш газів рециркуляції в кількості 0,08 м/год. і природного газу в бо кількості 0,08 мз/год. Потік природного газу, що спрямовано радіальними струменями,

попередньо змішують з потоком газів рециркуляції (0,07 мз/год.). Загальна витрата газів рециркуляції складає 0,15 мз/год., що відповідає ступеню рециркуляції 10 95. Концентрація газів рециркуляції в осьовому та радіальному паливі однакові та складають 1 м3/м3. Концентрація оксидів азоту при цьому складає 69 мг/м3. А у разі використання попередньо підготовленої суміші природного газу та діоксиду вуглецю концентрація оксидів азоту складає 36 мг/м3.

Приклад 2 (за пропонованим способом). В котельню з З3-ма котлами ТВГ-8 подають 3000 нмЗ/год. природного газу з вмістом 96 95 СНа. Таким чином, до котла подають 2880 нм3/год. (2056 кг) метану, при горінні якого за реакцією отримують:

СНаю202-7,52М2-0О2-7,52М2а-2НО 16 44 2056 кг 5654 кг 5654 кг або 2879 нм3 СО». При цьому вихід МОХ при горінні в котлі складає 180 мг/м3.

При попередньому змішуванні на ГРС до 3000 м природного газу підмішують 30 95 присадки-діоксиду вуглецю газу (1285 му СО»), що становить до 30 95 від усієї кількості СО», що міститься в продуктах згорання і вловленого в контактному економайзері. При цьому утворення оксидів азоту знижується з 180 до 70 мг/м"у, тобто нижче за норми ЄС.

У викидах розповсюджених потужних водогрійних котлів ПТВМ-50 та ПТвМ-100 концентрація МОх становить 130-190 мг/м?, і при повторному використанні 3095 СО» і його попередньому перемішуванні з природним газом не вище 65-95 мг/мУ, тобто менше, ніж вимагається за нормами ЄС, - 100 мг/м3.

Приклад 3. Так само як у прикладі 2, але кількість присадки додатково вибирають: 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30 95.

Порівняння ефективності роботи найближчого аналога та даного винаходу наведено в таблиці.

Таблиця

Показники випробувань найближчого аналога та даного винаходу

Підвищення 2. ефективності при

Режим Кількість . г. :

Й й Й орех тес,

У, продукти згорання палива діоксид вуглецю згорання на Со», разів шк о ПО Я ПО Я ПООООООООО ООН НО 2 | 5 |! 1 Її 6 | 60 6 ЇЇ 20 2 | щБ 15 (Б | (УББ | 7/7 35 щЩ (

Лабораторні дослідження, що їх проведено авторами (результати наведено у таблиці) показали, що заміна як баласту продуктів згоряння на діоксид вуглецю дозволяє при тій же кількості баласту знизити вихід оксидів азоту в продуктах згоряння в 2,6-6 разів. При подальшому підвищенні вмісту діоксиду вуглецю більше 3095 відбувається зниження

Зо ефективності способу та стійкості горіння з можливістю відриву факела та його згасання.

У запропонованому способі в порівнянні з найближчим аналогом відбувається повне молекулярне перемішування діоксиду вуглецю з природним газом, за рахунок цього зниження утворення оксидів азоту при додаванні діоксиду вуглецю буде у 2,6 разу більшою, ніж при додаванні такої самої кількості продуктів згоряння (відповідає концентрації ЗО 95 присадки в суміші з природним газом). Крім того, досягається зниження емісії оксидів азоту у побутових приладах, промисловому та енергетичному обладнанні, що забезпечить виконання норм ЄС.

Також додавання у газові мережі діоксиду вуглецю є безпечним щодо вибухонебезпечності, на відміну від додавання продуктів згоряння, в яких міститься деяка кількість кисню - 3-8 95, що неприпустимо в газових мережах.

Claims (2)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб спалювання природного газу, який включає змішування його з присадкою, який відрізняється тим, що як присадку попередньо до надходження природного газу до котельні або іншого газовикористовуючого обладнання на газорозподільній станції додають від З до ЗО 95 діоксиду вуглецю, після чого здійснюють їх молекулярне перемішування.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використання діоксиду вуглецю як присадки здійснюють з відхідних газів котлів чи контактних економайзерів. тент побугОВІ спожи В кОаМмжналенци РОС пд ква | прамаєтість Хавалювальне іхетвдьні та ін) ! таенергатняа ВЕВлиаВиВ, | ! водоваумнані, кухов і пзиюехе ан ї !