Способ подготовки к сжиганию искусственных газов

 

Сущность изобретения: осуществляют очистку газа от пыли. Определяют химический состав газа. Рассчитывают процентное соотношение влаги и горючих компонентов по выражению z %Н20 0,94 % С О - % Н2 - 2 J % ( Cm Hn ) Доводят содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получения равенства z 1. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 10 К 1/06, 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911159/04 (22) 14.01.91 (46) 07.10.92. Бюл. N 37

{71) Инженерный центр "Энерготехнология"

Треста "Укрэнергочермет" (72) В.Д.Кабак, А.И.Мартыненко, И.С.Симонова и T.È.Íåñòåðåíêo (56) 1, Ефименко Г.Г„Гиммельфарб А.А., Левченко B.E, Металлургия чугуна, Киев:

Вища школа, 1981, с. 418-421 (прототип).

2. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике, M„

Наука, 1987, с. 278-279, 3. Гонтковская В.Т., Мержанов А.Г„

Озерковская Н.И, Выделение лимитирующих стадий в реакции окисления водорода, Черноголовка. Сб, "Химическая физика процессов горения и взрыва, Кинетика химических реакций", М„1977, с. 30, 4. Рыжков В.Г., Куклинский В;В, О диаграмме состояния влажного доменного газа, Известия ВУЗов, Черная металлургия, 1987, N. 8.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам подготовки к сжиганию искусственных газов с незначительным содержанием углеводородов (до 3%), к которым относятся доменный, генераторный, воздушный, водяной парокислородный, конвертерный газы. Изобретение может быть применено в других отраслях народного хозяйства для повышения эффективности сжигания и улучшения экологических параметров отходящих продуктов горения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ подготовки топлива, например доменного газа (54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К СЖИГАНИЮ

ИСКУССТВЕННЫХ ГАЗОВ (57) Сущность изобретения: осуществляют очистку газа от пыли. Определяют химический состав газа. Рассчитывают процентное соотношение влаги и горк)чих компонентой по выражению

% Н20

0,94% СО % Н2 Х вЂ” /о ((mН п)

Доводят одержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получения равенства

z=1, к сжиганию, заключающийся в полутонкой очистке от пыли в специальном аппарате скруббере, в нижнюю часть которого доменный газ, а в верхнюю — вода через форсунки (1). Пыль, смачиваемая водой, осаждается в виде шлама в нижней части, а газ, насыщаясь парами воды, охлаждается и выходит через верхнюю часть данного аппарата, поступая на тонкую очистку, Одним из видов тонкой очистки от пыли является мокрая очистка в дезинтеграторах, где используется механическая энергия для перемешива ния газа и воды, Насыщение доменного газа влагой является положительным фактором, 1766948 так как основной горючий компонент топлива окись углерода СО не может эффективно гореть без нее (2), Недостатком является то, что при проведении мокрой очистки количество подаваемой в скруббер и дезинтегра- 5 тор воды связано только с количеством удаляемой пыли, а поэтому влагонасыщение идущего к тепловому устройству доменного газа может быть различным и не всегда соответствующим для наиболее эффектив- 10 ного сжигания топлйва.

- Цель изобретения — повышение эффективности процесса сжигания.

Цель достигается тем, что в способе подготовки к сжиганию искусственных га- 15 зов, содержащих углеводородов до 3%, включающем очистку от пыли и определение химического состава газа, на основании химического состава газа рассчитывают процентное соотношение влаги и горючих 20 компонентов по выражению

% Н 20

z и доводят содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получения равенства z= 1. 30

По сравнению с наиболее близким решением предлагаемое .техническое решение имеет следующие отличительные признаки: рассчитывают на основании химического состава газа с содержанием угле- 35 водородов до 3% процентное соотношение влаги и горючих компонентов по выраженйю

0,5 6 з /о2 = 1pp 0,03 M .

40 Отсюда можно записать реакцию окисления в присутствии кислорода и влаги

z и доводят содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получения равенст- 45 ваг=1.

Целесообразность s определении химического состава подаваемого на горение искусственного газа с незначительным содержанием углеводородов (до 3%) состо- 50 ит в том, чтобы найти процентное соотношение между необходимой для эффективного сжигания влагой и горючими компонентами.

Целесообразность поддержания соот- 55 ношения

% H20

094% C0 % H2 >2% (Сп1 Нп) 094% СΠ— % Н2 — Х % (Cm Нп) (1) % Н20

0,94 % С О вЂ” % Н2 — Х 2 % (Cm Hn ) в искусственном газе с незначительным содержанием углеводородов (до 3%) состоит в следующем. Одним из основных горючих компонентов искусственных газов является окись углерода СО, которая может составлять до 50%, Кроме того, из горючих компонентов в рассматриваемом виде топлива имеется еще водород Н2 и до 3% углеводородов CmHn. В механизме реакции окисления СО определяющую роль играет наличие влаги, в результате диссоциации которой образуются гидроксильные радикалы QH.

Именно они, а не кислород способствуют ускоренному протеканию реакции окисления СО по реакции

СО+OH = С02+ Н (2) Прямыми экспериментальными исследованиями доказано, что максимально 6% кислорода участвуют в реакции окисления

СО (2), И сколько бы не увеличивалась концентрация кислорода, скорость данной реакции не зависит от нее, Если бы окисление окиси углерода протекало по известной химической реакции

СО+ 0,5 02 = С02, (3) то тогда для полного сгорания одного объема окиси углерода потребовалось бы 0,5 обьема кислорода, Однако с учетом действительно протекающих кинетических реакций только 6% кислорода могут участвовать в окислении СО, а значит это составит

СО+ 0,03 02+ п H20 = à C02+ b Н2. (4) В результате решения балансовых уравнений выражение (4) примет вид

СО + 0,03 02 + 0,94 Н20 = С02 + 0,94 Н2, (5) Если представить СО и Н20 в процентных соотношениях в топливе, то зависимость между ними можно записать в следующем виде

% H20 = 0,94% СО (6) Так как при сжигании искусственных газов в факеле происходят не только реакции окисления СО, но и широко известные реак1766948 ции окисления остальных горючих, как Hz u углеводороды, в результате которых. образуется вода, то количество последней в зависимости от процентного содержания горючих будет 5 (7) Н20=% Hz; Н20 = 2 (CmHn) (8) и со стенкой

Это способствует тому, что не все молекулы

СО окисляются до COz, что ухудшает с эко15 логической стороны состав выбрасываемых в атмосферу продуктов горения. Кроме того, излишняя влага в топливе способствует снижению теплотворной способности топлива и температуры в рабочем пространстве теп20 лового агрегата, для сохранения необходимого технологического режима приводит к увеличению расходов искусственного газа, а также связанному с ним увеличению выбросов не только СО, но и NOX. B данном

25 случае искусственный газ перед подачей на сжигание должен подвергаться осушке с помощью любых способов охлаждения до состояния равенства z = 1.

Если же г <1, то количество воды в ис30 кусственном газе, содержащем до 3% углеводородов, для наиболее эффективного сжигания горючих компонентов недостаточно в начальной стадии. В этом случае количества активных радикалов ОН для полного

35 сгорания СО не хватает, что, как и в вышеприведенном случае, способствует снижению температуры в рабочем пространстве, . приводящему к перерасходу топлива и ухудшению экологических параметров отходя40 щих продуктов горения. В этом случае топливо должно увлажняться за счет подачи в него перед сжиганием недостающей влаги до состряния равенства z = 1.

Поддержание необходимой влажности

45 искусственного газа осуществляется с помощью поддержания определенной, связанной с этой влажностью температуры (4).

Для этого в трубопроводе искусственного газа перед подачей в тепловой агрегат уста50 новлена термопара, связанная с исполни% Н20

Для эффективного сжигания углеводородов так же, как и для горения СО, в начальной стадии требуется определенное количество влаги. Однако ввиду того, что изобретение относится к горению искусственных газов с незначительным содержанием углеводородов (до З ), то данным обстоятельством можно пренебречь. С учетом приведенных данных количество влаги в искусственном газе с незначительным содержанием углеводородов (до 3%) перед подачей на сжигание будет равно

% Н20 = 0,94 %CQ %Ha Х р% (СвНп) (9)

Представленное в виде процентного соотношение влаги к горючим компонентам выражение (9) примет вид

0,94о СΠ— % Н2 — Х вЂ” %(Сп Н,) (10) Таким образом, определив химический состав подаваемого на горение искусственного газа, можно по полученному выше выражению выявить, достаточное ли количество влаги находится в нем.

Подготовка искусственного газа с незначительным содержанием углеводородов (до 3%) к оптимальному сжиганию с доведением содержания влаги в нем до получения равенства z = 1 способствует наиболее полному сгоранию топлива, приводящему к снижению в продуктах сгорания окиси углерода, что улучшает экологическую характеристику отходящих продуктов горения, За счет более полного сгорания топлива повышается эффективность работы теплового устройства, так как в рабочем пространстве повышается температура, а при сохранении технологического режима приводит к экономии искусственного газа.

Если z > 1, то количество воды в искусственном газе, содержащем до 3% углеводородов и идущем на горение, превышает необходимую величину. В этом случае большое количество активных радикалов QH полученных в процессе сжигания из воды, только частично реагируют с СО, образуя

C0z, а остальные при столкновении друг с другом снова образует воду по реакции (3) ОН + OH = Н20 + О (11) 0H + стенка = 0,5 Н202 (12) тельным механизмом, регулирующим процесс охлаждения или увлажнения газа.

Благодаря поддержанию определенной влажности искусственного газа с содержанием углеводородов до З по предложенной в формуле изобретения зависимости происходит полное сгорание топливз с теоретически 100 -ным дожиганием СО до

С02, приводящее к повышению температуры в рабочем пространстве теплового уст1766948

% H20

0,94 % С О вЂ” %о Нг — Х вЂ” % (Сгп H„) Составитель А.Мартыненко

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Т.Хорина

Заказ 3522 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 ройства. За счет повышения температуры улучшается тепловая работа устройства, заключающаяся в повышении производительности или при сохранении технологического режима в снижении расходов топлива до

5%

Формула изобретения

Способ подготовки к сжиганию искусственных газов, содержащий углеводородов до 3%, включающий очистку от пыли и определение химического состава газа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сжигания, на основании химического состава газа рассчитывают процентное соотношение влаги и горючих компонентов по выражению:

10 и доводят содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получения равенстBB2= 1.