Циклонная печь

Циклонная печь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскнк

Соцналнстнческих

Распубанк

<щ996799 (6!) Дополнительное к- авт. свид-ву—

Р К з.

F 23 6 7/06 (22) Заявлено 0709,81 (21) 3334080/29-33 с присоединением заявки №Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий. (23) Приоритет(ЩУДК 628.54 (088.8) Опубликовано 15Я2,83„Бюллетень ¹ б

Дата опубликования описания 150283 (72) Авторы изобретения

Г.А. Волошин, В.Ф.Антоненко, M. Я, Бобрик, В.Ф. ров@Сии,.

Г.В.Бабич, Н.К.Кореняк и В.Е.Дмитриев

° ° ° °

Всесоюзный научно-исследовательский институч:-,„ технического углерода (73) Заявитель (5 4 ) ЦИКЛОННАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к устройствам, позволяющим осуществлять сжигание пылевидных топлив, в частности отбросных газов сажевых производств, содержащих неуловленную сажу, и может использоваться в металлургической и химической проьыаленностях.

Известны устройства, выполненные в виде камер сгорания, состоящих иэ камер горения и дожигания, разделенных кольцевой перегородкой 1 .и (2

Недостатком известных устройств является низкая эффективность сжигания твердых пылевидных горючих веществ и отбросных газов сажевых производств, содержащих сажу.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту яляется циклонная печь, содержащая футерованные камеру горения с аксиальным отверстием для вво-да топлива и тангенциальными каналами для ввода окислителя либо топлива с окислителем и камеру дожигания, . разделенные кольцевой перегородкой t 3 .

Недостатком известной циклонной печи является наличие застойных зон в области перегородки, что вызывает отложение в этих зонах сажистых частиц. для удаления этих отложений необходим дополнительный расход вспомогательного топлива и окислителя, 5 что снижает эффективность работы печи. Кроме того, в даниой печи возможен химический недожог частиц сажи.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания пылевид« ных топлив и горючих газов, содержа-: щих сажу.

Цель достигается тем, что в циклонной печи, содержащей футерованные камеру горения с аксиальным отверстием для ввода топлива и тангенциальными каналами для ввода окислителя либо топлива с окислителем и камеру дожигания, разделенные кольцевой перегородкой, в перегородке с обеих ее торцовых сторон выполнены кольцевые полости, а в футеровке камер на расстоянии 0,05-0,4 диаметра соответствующей камеры от торцовых сторон перегородки выполнены тангенциальные отверстия для ввода дополнитель" ного окислителя. Наружный диаметр полостей равен внутреннему диаметру соответствующей камеры,.и внутренний равен 0,3-0,8 диаметра камеры. ПолооЗ,ти выполнены в виде неполного тора.

99б799

При циклонной подаче топливных газов, содержащих твердые топливные частицы, например частицы сажи, за счет центробежных сил происходит значительное увеличение концентрации частиц в пристенном слое, зависящее от степени закрутки потока, по сравнению с центральной областью печи.

При подаче единым тангенциальным потоком смеси топливных газов, содержащих частицы сажи, и воздуха, необходимого для полного горения горючих составляющих газов и частиц сажи, достигается однородное распределение, окислителя в газах, т.е ° отношение массы окислителя к массе топливных 15 газов по сечению печи остается практически одинаковым. В этом случае в центральной области печи горючие сос. тавляющие топливных газов сгорают с некоторым избытком окислителя. В при-20 стенном слое, обладающем значительным содержанием частиц сажи, несмотря на недостаток окислителя, его все же достаточно, чтобы происходило полное или практически полное горение 25 горючих составляющих топливных газов, а для горения частиц сажи, обладающих меньшими скоростями горения ввиду фазовых переходов, окислителя становится недостаточно. ЗО

Переход окислителя из центральной зоны печи при подаче единым потоком смеси газов и окислителя в пристенную область затруднителен, поэтому для горения частиц сажи в камерах горения и дожигания выполнены дополнительные тангенциальные отверстия для подвода окислителя. Для горения твердой частицы сажи необходимо осуществлять подвод окислителя к частице с одно- 4п временным отводом продуктов полного ,горения от нее. От того, как быстро осуществляется этот процесс, зависит интенсивность горения частицы. Интенсивность горения зависит не толь- 45 ко от такого массообмена, но и от теплоподвода к частице, т.е. частица должна получать и достаточное количество тепла от продуктов полного горения и от раскаленной футеровки печи путем конвективного и радиационного теплообмена для стабильного ее горения. Для изменения газодинамики потока, при котором осуществляется интенсивный тепломассообмен, способствующий ускорению горения частиц сажи, в перегородке с обеих ее торцовых сторон выполнены полости, Попадая в полость, частица сажи увеличивает тем .самым время пребывания в высокотемпературной зоне. Кроме того, в по-6О лости частица много раз меняет поступательное направление движения, при этом продукты полного горения с поверхности частицы выходят из полостей, а сама частица эа счет центробежных Я.сил .и своей массы вновь и вновь возвращается в полость, где интенсивно контактирует с окислителем и горит.

Наружный диаметр полости должен быть равен диаметру соответствующей камеры, При этом наибольшее количество трудносжигаемых частиц сажи большого размера, находящихся в пристенном слое, плавно переходит из камер в полости, где происходит их рециркуляция. Внутренний диаметр полостей должен быть равен 0,3-0,8 диаметра соответствующей камеры. При диаметре, слывем 0,8, происходит забивание час-. ицаьм сажи полостей и они в силу этого не функционируют, а при диаметре, меньшем 0,3, сопротивление печи возрастает столь значительно, что исчезает эффект от рециркуляции. Величины застойных зон, в которых отлагаются частицы сажи, возрастают и полости практически так же не работают.

Для интенсивного горения в полостях очень важно, где выполнены отверстия для подачи вспомогательного окислителя. Эти отверстия должны быть выполнены на расстоянии 0,050,4 диаметра соответствующей камеры от торцовой стенки перегородки. В этом случае содержание окислителя в рециркуляционных зонах становится достаточным для выгорания частиц сажи.

При расположении отверстий для подвода дополнительного окислителя на расстоянии менее 0,05 диаметра соответствующей камеры от торцовых сторон перегородки происходит запирание окислителем полостей и стано-вится невозможным попадание частиц сажи в полости. При расположении данных отверстий на расстояниях, больших 0,4 диаметра соответствующей камеры, происходит рециркуляция раскаленных частиц сажи в сильно обедненных окислителем газовых потоках внутри полостей и эффект интенсивного массообмена исчезает.

Наиболее целесообразным, с точки зрения устранения застойных эон, в которых отлагаются частицы сажи, является выполнение полостей в форме неполного тора.

На фиг. 1 схематически представлена предлагаемая циклонная печь, продольный разрез (кольцевые полости в перегодке выполнены прямоугольного профиля), на фиг. 2 - то же (кольцевые полости в перегородке — в виде .полутора)

Циклонная печь содержит корпус 1, футеровку 2, камеру горения 3 с аксиальным отверстием 4 для ввода вспомогательного топлива, в котором установлено горелочнов устройство 5,: тангенциальным отверстием б для ввода окислителя либо топлива с окисли 996799 телем и тангенциальным отверстием 7 для ввода дополнительного окислителя, которое расположено на расстоянии

0,3 диаметра камеры горения от коль.цевой перегородки 8. В кольцевой пе-. регородке 8 выполнены кольцевые полости 9, 10 и канал 11, связывающий камеру горения 3 с камерой дожигания 12, в которой на расстоянии

0,2 диаметра камеры дожигания выполнено.тангенциальное отверстие 13.для подвода дополнительного окислителя.

Кольцевые полости 9, 10 выполнены с наружным диаметром, равным диа.— метру камер горения 3 и дожигания 12, и внутренним. диаметром, равным

0,65 диаметра соответствующих камер.

Циклонная печь работает следующим . образом.

В цилиндрическую камеру горения 3 через отверстие 4 посредством горе- 20 лочного устройства 5 подают вспомогательное высококалорийное топливо вместе с воздухом. данная смесь сгорает при высокой температуре в камере горения, после чего через отверстие 6 25 тангенциально внутренней поверхности камеры горения 3 подают смесь первич= ного воздуха с отходящими газами производства сажи, содержащими ее частицы. Проходя по камере горения 3, 30 смесь отходящих газов с воздухом нагревается от стенок футеровкн и бт центрального факела до температуры воспламенения, затем происходит воспламенение смеси и ее горение.

За счет центробежных сил происходит увеличение концентрации. частиц сажи у поверхности камеры горения 3 и горение частиц происходит, главным образом, в пристенном слое. Частицы сажи частично сгорают в пристенном слое, а затем движутся в бедных . кислородом газах и практически не горят. При подаче дополнительного окислителя через отверстие 7 горение частиц возобновляется и продолжается в кольцевой полости 9, куда они попадают вместе с окислителем.

Горение частиц при их сложном движении в полости 9 происходит до тех пор, пока либо частицы полностью 56 не сгорят, либо настолько уменьшат свой вес, что через канал 11 перегородки 8 уносятся потоком продуктов горения в камеру дожигания 12.

Непосредственно за перегородкой 8 55 возникают возвратные течения, которые способствуют увеличению тепломассообмена и более длительному прибыванию части продуктов горения, аl также частиц сажи, в печи, приводя- 6О щему к болыаей,полноте сгорания горючих компонентов. Объем зоны воэв; ратных течений увеличен эа счет кольцевой .полости 10, в которой продолжается процесс рециркуляции частиц сажи. Окислителя в данной роне уже недостаточно для сгорания частиц. поэтому через отверстие 13 вводят дополнительное количество воздуха.В камере 12 происходит окончательное сжигание горючих составляющих реакционной смеси и продукты полно- го горения удаляются иэ печи.

Использование изобретения в сажевой промиаленности позволяет интенсифицировать процесс сжигания ннэкокалорийных забалластированных отходящих газов производства сажи, значительно сократить химический недожог частиц сажи, содержавшихся в этих газах, уменьшить расход вспомогатель. ного топлива на подсветку и улучшить состояние воздушного бассейна.

Формула изобретения

1. Циклонная печь, содержащая футерованные камеру горения с аксиальным отверстием для ввода топлива и тангенциальными каналами для ввода окислителя либо топлива и окислителя и камеру дожигания, разделенные кольцевой перегородкой, о т л ичающая с я тем, что, с целью повышения эффективности сжигания пылевидных топлив и горючих газов, содержащих сажу, в перегородке с обеих ее торцовых сторон выполнены кольцевые полости, а в футеровке камер на расстоянии. 0,05-0,4 диаметра соответствующей камеры от торцовых сторон перегородки выполнены тангенциальные отверстия для ввода дополнительного окислителя.

2. Печь по и. 1, отличающ а я е я тем, что наружный диаметр полостей равен внутреннему диаметру соответствующей камеры, а внутренний диаметр полостей составляет

0,3-0,8 диаметра камеры.

3. Печь по и. 1, о т л и ч а ю-. щ а я с я тем, что полости выполне-. ны в виде неполного тора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент CtrlA 9 3711238, кл. 110-8, 1972.

2 ° Заявка Франции Р 2110169, кл. Е 23 И 1/00, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 575452, кл. F 23С 9/00, 1975 ,(прототип).

996779

1д 15 12

1Я f2

Составитель T.Ëeïàõèíà

Техред A.дч Корректор О.Билак

Редактор С.Тимохина

Филиал ППП,"Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 908/55 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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