UA81527C2 - Спосіб знешкодження димових газів паливоспалювальних агрегатів - Google Patents

Abstract

Винахід належить до знешкодження димових газів і може бути використаний в паливоспалювальних агрегатах. Спосіб знешкодження передбачає спалювання палива у камері згоряння в режимі неповного згоряння при мінімально можливому коефіцієнті надлишку повітря α, що гальмує утворення оксидів азоту. Димові гази допалюють в реакторі шляхом введення додаткового газового палива та додаткового повітря з коефіцієнтом надлишку 1,1α<1,3, що сприяє окисненню чадного газу. Температуру в реакторі підтримують на рівні 750-1200 °С. Винахід сприяє зменшенню вмісту оксидів азоту і чадного газу в димових газах без використання каталізаторів.

Description

спеціальних пристроїв, призначених для введення де: фп - кількість додаткового газового палива, вказаної суспензії в продукти згоряння, (|і м/год; недостатня ефективність знешкодження димових Фрдг - кількість димових газів, які надійшли на газів, що відходять від паливоспалювальних знешкодження, м/год; агрегатів. Сдг - теплоємність димових газів, ккал/м3 ес;

Відомий спосіб знешкодження димових газів ір - температура димових газів у реакторі, "С; паливоспалювальних агрегатів, приинятиий у якості їдг - температура димових газів на виході прототипа, що включає зпалювання пального у паливної камери паливоспалювального агрегату, паливній камері паливоспалювального агрегату в б; режимі неповного згоряння палива при мінімально Овнс - витрата тепла, що виділяється до можливому коефіцієнту надлишку повітря с, а навколишнього середовища, ккал/год; допалювання димових газів, які відходять від Опс - кількість тепла, яке відтворюється від паливоспалювального агрегату, здійснюють в зпалювання чадного газу, що містяться у димових реакторі, шляхом введення до реактора газах, ккал/год; додаткового газового палива та додаткового Чи - отеплотворна здатність додаткового повітря |див. пат. України Ме47140А, МПК палива, ккал/м3,

Е2307/00, опубл. 17.06.2002р.|. при цьому регулюють подачу додаткового

Недоліком відомого способу є недостатній повітря для спалювання додаткового газового ступінь очищення димових газів від оксидів азоту і палива у відповідності до наступної залежності: вуглецю, які відходять від паливоспалювального агрегата. Процес допалювання димових газів не є де: І дп - кількість додаткового повітря, м/год; оптимізованим, а саме допалювання відбувається Оз - теоретична кількість кисню, яка необхідна у статичному режимі без регулювання кількості і для зпалювання додаткового палива, м3/м3; теплотворної здатності додаткового палива та Оздг - кількість кисню у димових газах, мз/му; кількості додаткового повітря, що подається до СоОдг - кількість чадного газу у димових газах, реактора. Також не ураховується вміст кисню у м3/м3; димових газах, що призводить до необгрунтованих Надг - кількість водню у димових газах, м3/м3; витрат додаткового палива. ор - коефіцієнт надлишку повітря у реакторі,

Задачею винаходу, що заявляється, є 1 со1,8: розробка високоефективного та економічного Фп - кількість додаткового газового палива, способу знешкодження димових газів м/год; паливоспалювальних агрегатів, який забезпечує І нище . . не зниження концентрації оксидів азоту і вуглецю у «Фрдг - кількість димових газів, які надійшли на димових газах, за рахунок як керування знешкодження, м /год. с. й утворенням домових газів у При зпалюванні пального у паливній камері паливоспалювальному агрегаті на стадії процесу паливоспалювального агрегату встановлюють згоряння палива, так і регулювання режиму такии режим неповного згоряння палива, що допалювання димових газів, що відходять від забезпечує необхідний склад димових газів на

Щі виході паливоспалювального агрегату, а саме, при паливоспалювальних агрегатів. я Нд

Поставлена задача розв'язується тим, що у мінімально ожливому коефіцієнту надлишку відомому способі знешкодження димових газів повітря с у паливній камері утворюються димові паливоспалювальних агрегатів, згідно. до якого (оБО-ЯБОМ Ме рівнем концентрації оксидів а5оту зпапювання пального у паливній камері газу (1000-2000Омг/мУ). Це забезпечується як паливоспалювального агрегату ведуть у режимі й - і неповного згоряння палива при мінімально шляхом регулювання подачі повітря до паливної г, : камери паливоспалювального агрегату, так і за можливому коефіцієнту надлишку повітря с, а й й опалювання димових газів, які відходять від рахунок керування гідравлічним режимом ' я паливоспалювального агрегату. паливоспалювального агрегату, здійснюють в й й . реакторі, шляхом введення до реактора Допалювання димових газів, що відходять від додаткового газового палива та додаткового паливоспалювального агрегату, здійснюють у повітря, згідно винаходу, що заявляється, реакторі при температурі, яку підтримють у температуру в реакторі підтримують на рівні 750- реакторі на рівні 750-1200"С, шляхом введення до 12002С, при цьому для зпалювання паливних реактора додаткового газового палива. Процес ' . згоряння додаткового газового палива складових палива та димових газів й в використовують кисень, який міститься у димових Відтворюють З використанням кисню, який газах, а регулювання режиму допалювання міститься у димових газах, та додаткового повітря, ' й й яке також вводять до реактора. Регулювання димових газів ведуть шляхом регулювання подачі й додаткового газового палива у відповідності до режиму допалювання димових газів ведуть й В шляхом регулювання подачі додаткового газового наступної залежності: й й : ї палива у відповідності до вищенаведеної залежності (1), при цьому регулюють подачу о Фдг С дгір - С дгїдг/- Овно 7 Опс 4 додаткового повітря для спалювання додаткового

Фп 7 дп 0) газового палива у відповідності до залежності (2).

Технічна задача, на вирішення якої направлений винахід, що заявляється, полягає в зниженні концентрації оксидів азоту і вуглецю в повітря до паливної камери паливоспалювального газоподібних відходах шляхом зниження агрегату, так і за рахунок керування гідравлічним початкової концентрації оксидів азоту за рахунок режимом паливоспалювального агрегату. вибору оптимальних режимів утворення димових Граничні показники підвищеного вмісту газів у паливоспалювальному агрегаті та їх чадного газу при вказаних показниках коефіцієнта допалюванні. Вибір оптимальних режимів надлишку повітря с становили 1000-10000мг/м3 у утворення димових газів у паливоспалювальному димових газах на виході паливної камери 1. агрегаті проводиться з урахуванням вихідного Допалювання домових газів, що відходять від теоретичного відношення оксидів азоту і вуглецю паливоспалювального агрегату, здійснювали у при різних коефіцієнтах надлишку повітря с. реакторі 5, шляхом введення до реактора 5 в результаті регулювання режиму додаткового газового палива при температурі, яку допалювання димових газів у реакторі при підтримували у реакторі 5 на рівні 750-120076. температурі 750-12007"С відбувається зниження Процес згоряння додаткового газового палива концентрації оксидів азоту і вуглецю в відтворювали з використанням кисня, що містився газоподібних відходах до гранично допустимих у димових газах, та додаткового повітря, яке також значень, що є тим технічним результатом, який вводили до реактора 5. Дінамічне регулювання досягається у заявленому винаході. режиму допалювання димових газів вели шляхом

На Фіг. зображений паливоспалювальний регулювання кількості додаткового газового агрегат, у якому реалізується спосіб палива (фп) та кількості додаткового повітря (І дп), знешкодження димових газів паливоспалювальних які подавали до реактора 5, у відповідності до агрегатів, що заявляється. вищенаведених залежностей (1), (2).

Спосіб, що заявляється, здійснюється у При цьому враховували такі показники, як паливоспалювальному агрегаті, зокрема коксовій кількість димових газів, що надійшли на батареї (умовно показаної на Фіг.), яка знешкодження (Фд), теплоємність димових газів використовується при виробництві коксу. Коксова (Сду), температуру димових газів у реакторі 5 (р), батарея, як відомо, має від 65 до 77 коксових температуру димових газів на виході паливної печей, кожна з яких містить окрему паливну камери 1 паливоспалювального агрегату (ідг), камеру. При роботі коксової батареї, режими витрати тепла, що виділяється до навколишнього роботи кожної паливної камери суттєво середовища (Овнс), кількість тепла, яке відрізняються між собою, що залежить від стану відтворюється від зпалювання паливних кладки опалювальної системи коксової батареї, та складових, що містяться у димових газах (Опс), інших чинників, пов'язаних з особливостями теплотворну здатність додаткового палива (дп), виробництва коксу в коксових батареях. кількість додаткового повітря (Ідп), теоретичну

Розглянемо можливість реалізації заявленого кількість кисню, яку необхідно подати для винаходу на прикладі однієї паливної камери зпалювання додаткового палива (Ож), кількість коксової батареї. кисню у димових газах (Озді), кількість чадних газів

На Фіг. показана паливна камера 1 коксової у димових газах (СоОдг), кількість водню у димових батареї, до якої подавали паливо і повітря. При газах (Нгдг) та коефіцієнт надлишку повітря у цьому витрати повітря встановлювали таким реакторі (о). чином, щоб створити умови згоряння палива при У зв'язку з тим, що згоряння додаткового мінімально можливому коефіцієнту надлишку газового палива проводили зі / значним повітря с. Регулювання витрат палива і повітря, баластуванням димовими газами, концентрація що подаються на згоряння, здійснювали за додаткового вмісту оксидів азоту, що допомогою клапанів 2, встановлених на підвідних відтворювалися при згорянні додаткового палива, трубопроводах 3, 4 подачі палива і повітря до була незначною. Таким чином концентрація паливної камери 1 коксової батареї, відповідно. У чадного газу в димових газах на виході з реактора якості палива використовували коксовий газ. 5 знижувалася до 5-150мг/м3, а концентрація

Величина коефіцієнта надлишку повітря є у оксиду азоту залишалася на рівні 200-450мг/м3 паливній камері 1 коксової батареї становила 1,1- (див. Табл.2). Потім димові гази, що виходили з 1,3. Внаслідок згоряння палива в паливній камері 1 реактора 5, подавали до котла-утилізатора 6, де при мінімально можливому коефіцієнту надлишку вони охолоджувалися до температури 150-1902С, повітря (0-1,1-1,3) відбувалося утворення а потім за допомогою димотягу 7 відводилися у надмірного вмісту чадного газу при незначному димар 8. утворенні оксидів азоту, що пояснюється високою При допалюванні димових газів, які відходили активністю атомарного вуглецю, що приєднує до з паливної камери 1 паливоспалювального себе атомарний кисень в процесі горіння. В агрегату, у якості додаткового газового палива результаті, концентрація оксидів азоту на виході використовували або природний газ, або коксовий паливоспалювального агрегату знижувалась до газ, або доменний газ, або суміш зазначених газів, 250-450мг/м3 (див. Табл.1).(Концентрація оксидів які вводили до реактора 5 у співвідношенні 1:2- азоту, яка зазвичай утворюються у паливних 1:20 відносно кількості димових газів, у залежності камерах коксових батарей, знаходиться на рівні від теплотворної здатність додаткового палива 1000-1200мг/м3). Вказане зниження концентрації (Ап). оксидів азоту в паливній камері 1 коксової батареї, Приклади здійснення способу. при реалізації заявленого технічного рішення, забезпечувалось як шляхом регулювання подачі

Дослідження, щодо реалізації способа, що додаткового повітря (Ідп), які подавали до заявляється, проводилися на коксовій батареї Мо1 реактора 5, у відповідності до вищенаведених

ВАТ ,Запорожкокс". залежностей (1), (2). Так, кількість додаткового

Приклад 1. газового палива (Фі) склала 10350мЗ/год при

Кількість димових газів (фдг), які надходили на теплотворній здатності додаткового палива (дп) - знешкодження, - 120000мЗ/год. Склад димових 4000ккал/мУ, а кількість додаткового повітря (І дп) - газів, що відходили з паливної камери 1 коксової 35300м3/год. батареї, був наступним, у мас.9о: О2-4,6; СО2-5,8; При цьому концентрація чадного газу у

НгО-17,3; М2-72,1; 60-0,2. Температура димових димових газах становила 12мг/м3. Після чого газів на виході паливної камери 1 димові гази, очищені до величини концентрації паливоспалювального агрегату (Ід) дорівнювала оксидів азоту - 367мг/м3 і чадного газу - 12мг/м3, 300"С. При цьому мінімальний вихід оксиду азоту виводили у атмосферу. (374мг/мУ), який містився у димових газах, що У Таблиці 1 наведені дані, щодо концентрації відходили з паливної камери 1, був забезпечений оксидів азоту та вуглецю у димових газах, які при мінімально можливому коефіцієнту надлишку відходять від паливоспалювального агрегату, у повітря о-1,3. При цьому вихід чадного газу в залежності від коефіцієнту надлишку повітря с. димових газах на виході з паливної камери 17 становив 2100мг/м3. Потім димові гази, що відходили з паливної камери 1, направляли до реактора 5, де допалювали при температурі 91070 с, Я Концентрація чадного газу(СО), та коефіцієнту надлишку повітря у реакторі мг/м3 Що (ор-1,3). У якості додаткового палива 510000 використовували коксовий газ наступного складу, 4500-6000 у мас: 0бО2-2,2; 02-11; СтНаи-2,2; СО-6,3; 1000-3000

СНна-25,3; М2-58,0; Нг2-4,9. Дінамічне регулювання 400-600 режиму допалювання димових газів вели шляхом 200-300 регулювання кількості додаткового газового 100-150 палива (фе) та кількості додаткового повітря (І дп), 7100 які подавали до реактора 5, у відповідності до - вищенаведених залежностей (1), (2). Так, кількість Я Я Я -

У Таблиці 2 наведені дані, щодо концентрації додаткового тазового палива (фо) склала оксидів азоту та вуглецю у димових газах після б437м'/год при теплотворній З здатності допалювання у реакторі 5 паливоспалювального додаткового палива (дв) - «00оккал/м а КІЛЬКІСТЬ агрегату, у залежності від кількості додаткового додаткового повітря (І-дп) - 14834М /год. газового палива (фп) та додаткового повітря (І дп).

При цьому концентрація чадного газу у п ня й й й ри цьому кількість димових газів, що відходили з димових газах на виході з реактора 5 становила е 82мг/м3, а концентрація оксиду азоту знижувалось паливної камери ! та надходили до реактора 5, ств й Я становила 120000-140000мЗ/год. при температурі до 276бмг/м3. Після чого димові гази, очищені до 270-3202С та вмісту О» - 4.4-4.75/, ше . 3; дог з зі о. величини концентрації оксидів азоту - 276бмг/муУ, і чадного газу - 82мг/м3 виводили у атмосферу.

Приклад 2. знешкодження ЗОМ складо димових Температура Кількість додаткового Кількість | Конці газів, що відходнли з паливної камери 1 коксової димових газів у газового палива (фп), додаткового повітря га батареї, був наступним, у мас.9б: О2-4,5; СО2-5,6; реакторі (в), 7 м/год (дп), м'/год

НеО-1вА: 00 Ме-73И: 00 СО-05: 0 Не-0,05.

Температура димових газів на виході паливної камери 1 паливоспалювального агрегату (ід) дорівнювалась 280"С. При цьому вихід оксиду азоту (438мг/м3), який містився у димових газах, що відходили з паливної камери 1, був забезпечений при коефіцієнті надлишку повітря о-1,3. При цьому вихід чадного газу в димових газах на виході з паливної камери 1 становив 1560мг/м3. Потім димові гази, що відходнли з паливної камери 1, направляли до реактора 5, де допалювали при температурі 117070 та коефіцієнті надлишку повітря у реакторі (ср-1,3). У якості додаткового палива використовували коксовий газ наступного складу, у мас.9о: СО2-2,2;

О2-1,1; СтНа-2,2; СО0-6,3; СНа-25,3; Мо-58,0;

Но-4,9.

Динамічне регулювання режиму допалювання димових газів вели шляхом регулювання кількості додаткового газового палива (фа) та кількості и г / Н кі с- Ко Пише г і зі | Е ; Ловитря Х.