SU1766948A1 - Способ подготовки к сжиганию искусственных газов - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : осуществл ют очистку газа от пыли. Определ ют химический состав газа. Рассчитывают процентное соотношение влаги и горючих компонентов по выражению z %Н20 0,94 % С О - % Н2 - 2 J % ( Cm Hn ) Довод т содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получени  равенства z 1. (Л С

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к способам подготовки к сжиганию искусственных газов с незначительным содержанием углеводородов (до 3 %), к которым относ тс  доменный, генераторный, воздушный, вод ной парокислородный, конвертерный газы. Изобретение может быть применено в других отрасл х народного хоз йства дл  повышени  эффективности сжигани  и улучшени  экологических параметров отход щих продуктов горени .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ подготовки топлива, например доменного газа

к сжиганию, заключающийс  в полутонкой очистке от пыли в специальном аппарате скруббере, в нижнюю часть которого доменный газ, а в верхнюю - вода через форсунки 1 Пыль, смачиваема  водой, осаждаетс  в виде шлама в нижней части, а газ, насыща сь парами зоды, охлаждаетс  и выходит через верхнюю часть данного аппарата, поступа  на тонкую очистку Одним из видов тонкой очистки от пыли  вл етс  мокра  очистка в дезинтеграторах, где используетс  механическа  энерги  дл  перемешивани  газа и воды, Насыщение доменного газа влагой  вл етс  положительным фактором,

vj

ON

а

2

00

так как основной горючий компонент топлива окись углерода СО не может эффективно гореть без нее 2. Недостатком  вл етс  то, что при проведении мокрой очистки количество подаваемой в скруббер и дезинтегра- тор воды св зано только с количеством удал емой пыли, а поэтому влагонасыще- ние идущего к тепловому устройству доменного газа может быть различным и не всегда соответствующим дл  наиболее эффектов- ного бж йга ни  топлива.

- Цель изобретени  - повышение эффек- тЪшнрсти процесса сжигани .

Цель достигаетс  тем, что в способе подготовки к сжиганию искусственных га- 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 компонентов по выражению

z

% Н2 О

0,94 % С О - % Н2 - Щ % ( Cm Hn )

0)

и довод т содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получени  равенства z 1.

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

Z

% Н2 О

0,94 % С О - % Н2 - Щ % ( Cm Hn )

и довод т содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получени  равенст- ва z 1.

Целесообразность в определении химического состава подаваемого на горение ис- кусственного газа с незначительным содержанием углеводородов (до 3%) состо- итв том, чтобы найти процентное соотношение между необходимой дл  эффективного сжигани  влагой и горючими компонентами .

Целесообразность поддержани  соот-

ношени 

7 - .

%Н20

0,94 % С О - % Н2 - 2 J % ( Cm Hn )

в искусственном газе с незначительным содержанием углеводородов (до 3 %) состоит в следующем. Одним из основных горючих компонентов искусственных газов  вл етс  окись углерода СО, котора  может составл ть до 50%. Кроме того, из горючих компонентов в рассматриваемом виде топлива имеетс  еще водород Н2 и до 3% углеводородов СтНп. В механизме реакции окислени  СО определ ющую роль играет наличие влаги, в результате диссоциации которой образуютс  гидроксильные радикалы ОН. Именно они, а не кислород способствуют ускоренному протеканию реакции окислени  СО по реакции

СО + ОН С02 + Н

(2)

Пр мыми экспериментальными исследовани ми доказано, что максимально 6% кислорода участвуют в реакции окислени  СО (2). И сколько бы не увеличивалась концентраци  кислорода, скорость данной реакции не зависит от нее. Если бы окисление окиси углерода протекало по известной химической реакции

СО + 0,5 02 С02,

(3)

30

35 40

45

50 55

то тогда дл  полного сгорани  одного объема окиси углерода потребовалось бы 0,5 объема кислорода. Однако с учетом действительно протекающих кинетических реакций только 6% кислорода могут участвовать в окислении СО, а значит это составит

/ - Q 5 6 п По з

2 -Too-

Отсюда можно записать реакцию окислени  в присутствии кислорода и влаги

СО + 0,03 02 + п Н20 а С02 + b N2. (4)

В результате решени  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 соотношени х в топливе, то зависимость между ними можно записать в следующем виде

% Н20 0,94% СО(6)

Так как при сжигании искусственных газов в факеле происход т не только реакции экислени  СО, но и широко известные реакции окислени  остальных горючих, как Н2 и углеводороды, в результате которых образуетс  вода, то количество последней в зависимости от процентного содержани  горючих будет

шое количество активных радикалов ОН, полученных в процессе сжигани  из воды, только частично реагируют с СО, образу  С02, а остальные при столкновении друг с другом снова образует воду по реакции (3)

% Н20 - % Н2;(7)

% Н20 Ј % (CmHn).(8)

Дл  эффективного сжигани  углеводородов так же, как и дл  горени  СО, в начальной стадии требуетс  определенное количество влаги. Однако ввиду того, что изобретение относитс  к горению искусственных газов с незначительным содержанием углеводородов (до 3%), то данным обсто тельством 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 %СО - %Н2 -2ij% (CfnHn)

(9)

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

z :% Н2 О

0,94 % С О - % Н2 - 2 J % ( Cm Hn )

(Ю)

Таким образом, определив химический состав подаваемого на горение искусственного газа, можно по полученному выше выражению вы вить, достаточное ли количество влаги находитс  в нем.

Подготовка искусственного газа с незначительным содержанием углеводородов (доЗ%) к оптимальному сжиганию с доведением содержани  влаги в нем до получени  равенства z 1 способствует наиболее полному сгоранию топлива, привод щему к снижению в продуктах сгорани  окиси углерода , что улучшает экологическую характеристику отход щих продуктов горени . За счет более полного сгорани  топлива повышаетс  эффективность работы теплового устройства , так как в рабочем пространстве повышаетс  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 больОН + ОН Н20 + 0

(11)

и со стенкой

10

ОН + стенка 0,5 Н202(12)

Это способствует тому, что не все молекулы СО окисл ютс  до С02, что ухудшает с экологической стороны состав выбрасываемых в атмосферу продуктов горени . Кроме того, излишн   влага в топливе способствует снижению теплотворной способности топлива и температуры в рабочем пространстве теплевого агрегата, дл  сохранени  необходимого технологического режима приводит к увеличению расходов искусственного газа, а также св занному с ним увеличению выбросов не только СО, но и NOx. В данном

случае искусственный газ перед подачей на сжигание должен подвергатьс  осушке с помощью любых способов охлаждени  до состо ни  равенства z 1.

Если же z 1, то количество воды в искусственном газе, содержащем до 3% углеводородов , дл  наиболее эффективного сжигани  горючих компонентов недостаточно в начальной стадии. В этом случае количества активных радикалов ОН дл  полного

сгорани  СО не хватает, что, как и в вышеприведенном случае, способствует снижению температуры в рабочем пространстве, привод щему к перерасходу топлива и ухудшению экологических параметров отход щих продуктов горени . В этом случае топливо должно увлажн тьс  за счет подачи в него перед сжиганием недостающей влаги до состо ни  равенства z 1.

Поддержание необходимой влажности

искусственного газа осуществл етс  с помощью поддержани  определенной, св занной с этой влажностью температуры (4). Дл  этого в трубопроводе искусственного газа перед подачей в тепловой агрегат установлена термопара, св занна  с исполнительным механизмом, регулирующим процесс охлаждени  или увлажнени  газа. Благодар  поддержанию определенной влажности искусственного газа с содержанием углеводородов до 3% по предложенной в формуле изобретени  зависимости происходит полное сгорание топлива с теоретически 100%-ным дожиганием СО до С02, привод щее к повышению температуры в рабочем пространстве теплового устройства . За счет повышени  температуры улучшаетс  теплова  работа устройства, заключающа с  в повышении производительности или при сохранении технологического режима в снижении расходов топлива до 5%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  - Способ подготовки к сжиганию искусственных газов, содержащий углеводородов доЗ%, включающий очистку от пыли и определение химического состава газа, отличающийс  тем, что, с целью повышени 

   эффективности процесса сжигани , на основании химического состава газа рассчитывают процентное соотношение влаги и горючих компонентов по выражению:

   z

   % Н2 О

   0,94 % С О - % Н2 -2 Ј % ( Cm Hn )

   и довод т содержание влаги в газе перед подачей на сжигание до получени  равенства z 1.