Спосіб спалювання газоподібного палива

1. Спосіб спалювання газоподібного палива шляхом попереднього часткового змішування його з окиснювачем і їхнім остаточним змішуванням у зоні горіння, який відрізняється тим, що паливо, подаване по підвідній трубі, розділяють на окремі струмені (потоки) у соплі паливного пристрою, які мають центральний по осі пальника й периферійний напрямки зі зсувом паралельно центральному або під кутом 1,5-90° у бік від осі пальника, у які інжектують окиснювач за рахунок інжекцій, створюваних струменями (потоками). 2. Спосіб спалювання газоподібного палива за п. 1, який відрізняється тим, що як паливо подають газоподібне паливо: природний, коксовий, доменний гази і їх суміші; рідке паливо - продукти нафтопереробки. 3. Спосіб спалювання газоподібного палива за пп. 1,2, який відрізняється тим, що як окиснювач подають повітря, попередньо підігріте повітря, збагачене киснем повітря, підігріте й холодне, продукти горіння й грубної атмосфери, технічний кисень. 4. Спосіб спалювання газоподібного палива за пп. 1-3, який відрізняється тим, що для попереднього змішування палива з окиснювачем у соплі пальникового пристрою використовують інжектований окиснювач - первинний окиснювач, для основного змішування палива з окиснювачем і його горіння використовується основний окиснювач. 5. Спосіб спалювання газоподібного палива за пп. 1-4, який відрізняється тим, що інжектований первинний окиснювач інжектують у паливні струмені (потоки) у соплі пальника й безпосередньо на зрізі сопла пальникового пристрою. 6. Спосіб спалювання газоподібного палива за пп. 1-5, який відрізняється тим, що інжектуючі первинний окислювач пристрої розташовані всередині сопла і виконані у вигляді каналів прямокутного, квадратного, круглого перерізів чи у вигляді кругової стосовно осі пальника і виходу струменів 2 (19) 1 3 13336 4 13. Спосіб спалювання газоподібного палива за швидкості витікання паливоповітрянної суміші пепп. 1-12, який відрізняється тим, що на відстані ревищують швидкість самозапалювання. від зрізу сопла до торця пальника й контакту із 14. Спосіб спалювання газоподібного палива за пп. 1-13, який відрізняється тим, що через грубною атмосферою створюються умови й зона інтенсивного змішування палива й окиснювача, де центральний канал подають від 0 до 100 %, по периферійному каналу - від 100 до 0 % палива. Корисна модель відноситься до області енергетики, призначена для формування високотемпературного, радіаційного, саморегульованого стабільного факела горіння палива в пальникових пристроях теплотехнічних агрегатів різного призначення, наприклад, для металургійних печей, і дозволяє підвищити ефективність використання енергоресурсів, підвищити економічність спалювання палива шляхом поліпшення якості сумішоутворення і збільшення калориметричної температури горіння палива. Відомий спосіб спалювання газоподібного палива з регулюванням масштабу турбулентності потоку газоповітряної суміші, що надходить у камеру горіння, який включає спалювання газоподібного палива з використанням пальників типу «труба в трубі».Один з компонентів газоповітряної суміші, подаваної по центральній трубі пальника, піддається поділу на кілька рівнобіжних пучків за допомогою протипульсаційного пристрою, що вставляється у вихідний торець внутрішньої труби пальника. [патент Російської Федерації №2093752, F23D14/00]. Найбільш близьким по істотних ознаках і технічному результату, що досягається, є спосіб спалювання палива, який включає попереднє змішання палива й окиснювача і наступного поділу одержуваної суміші на кілька незалежних аксіальних струменів, зі збільшенням динамічного напору суміші в кожнім зі струменів. Окиснювач на попереднє змішання подають закрученим навколо осі підведення палива, а їхнє остаточне змішання ведуть у закрученому кільцевому потоці з одночасним збільшенням його динамічного напору [патент РФ №1611021 F23D14/14]. Недоліками цих винаходів є малі діапазони регулювання подачі газу і повітря для забезпечення необхідного стабільного ефективного смолоскипа полум'я за формою, світінню і розкриттю, недостатнє поліпшення якості сумішоутворення і недостатня економія палива. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу спалювання палива шляхом використання в пальникових пристроях додаткових конструктивних елементів, що дозволить поліпшити якість сумішоутворення. Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що в способі спалювання газоподібного палива, який включає попереднє часткове змішання його з окиснювачем і їхнє остаточне змішання в зоні горіння, відповідно до технічного рішення, що заявляється, подаване по трубі, що підводить, паливо розділяють на окремі струмені (потоки) у соплі пальникового пристрою, що одержують центральне по осі пальника і периферійне напрямки зі зсувом паралельно центральному або під кутом 1,5-90 убік від осі пальника, у які інжек тують окиснювач за рахунок інжекцій, створюваних струменями (потоками); як паливо подають газоподібне паливо: природний, коксовий, доменний гази і їх суміші; рідке паливо - продукти нафтопереробки; як окиснювач подають повітря, попередньо підігріте повітря, збагачений киснем повітря підігріте і холодне, продукти горіння і грубної атмосфери, технічний кисень; для попереднього змішування палива з окиснювачем у соплі пальникового пристрою використовують інжектуємий окиснювач - первинний окиснювач, для основного змішування палива з окиснювачем і його горіння використовують основний окиснювач; інжектуємий первинний окиснювач інжектують у паливні струмені (потоки) у соплі пальника і безпосередньо на зрізі сопла пальникового пристрою; пристрій, який інжектує первинний окиснювач, розташований усередині сопла і виконаний у вигляді каналів прямокутного, квадратного, круглого перерізу чи у вигляді кругової стосовно осі пальника і виходу струменів щілини і пристрої, що інжектують, розташовані в торці сопла з прямими, косими чи овальними кутами сторін каналу - щілин навколо виходу струменів (потоків) центрального і периферійного витікання палива, із загальною площею переризів інжектуючих пристроїв 1 50 1 3 до загальної площі переризів вихідних паливних струменів (потоків); як первинний окиснювач у паливні струмені (потоки) інжектуються продукти горіння; інжектований первинний окиснювач подають у паливні струмені (потоки) під кутом 1,5 90 до осі руху паливних струменів (потоків) у самому соплі і на виході паливних струменів (потоків) із сопла; первинний окиснювач інжектують у паливні струмені (потоки) у співвідношенні кількості палива і первинного окиснювача 3:1 100:1 у залежності від переризів інжектуючих каналів і швидкості витікання палива по каналам; основний окиснювач подають: у пальниковому пристрої, паралельно пальниковому пристрою, безпосередньо у робочий простір теплового агрегату; через центральний канал подають від 0 до 100%, по периферійному каналу - від 100 до 0% палива; у якості опалювальних пристроїв застосовують пальники з примусовою або без примусової подачі окиснювача, з попереднім або без попереднього змішування палива й окиснювача, з ламінарним і турбулентним характером руху газоподібного палива і турбулентним рухом рідкого виду палива. Усмоктування і змішування первинного інжектуємого рециркуляційного повітря/гарячої грубної атмосфери з газовими потоками, що відбуваються за рахунок інжекції/рециркуляції, створювані безпосередньо енергіями газових потоків центрального і периферійного сопів, приводить до стабільного і стійкого горіння підготовленої газоповітряної суміші. При одержанні збагаченої газової суміші і 5 13336 6 наявності високої температури усередині ядра вача/гарячої пінної атмосфери з паливом у газофакела полум'я відбувається виділення технічної вому соплі і камері попереднього змішування; сажі (С) і окису вуглецю (CO) за рахунок крекінгу 2-й етап - крекінг і початок окиснюванвуглеводнів палива і їхнього неповного окислюня/горіння вуглеводнів газу в центрі факела в мавання. Утворені в даних умовах продукти неповнолоокиснювальному і високотемпературному серего згоряння палива - технічна сажа (С), окис вугдовищу з одержанням і радіаційним світінням лецю CO, знаходячись у високотемпературній продуктів крекінгу і неповного згоряння - технічної грубній атмосфері і ядрі факела здобувають радісажі (С) і окису вуглецю - (CO). аційне світіння, поширюючи по поверхні факела 3-й етап - винос С і CO з центра факела полуполум'я при їх виході з його центра, інтенсивно м'я і згоряння їх і усіх вуглеводів газу, що надхоперемішуються з основним окиснювачем (киснем), дить, у загальному потоці газоповітряної суміші з що надходить по повітропроводу пальника, спаутворенням в основному радіаційного світного люються у верхніх шарах полум'я, створюючи зафакела полум'я. гальне радіаційне світіння факела. Збільшення Переваги запропонованого способу спалючастки радіаційної складової в загальному теплоовання палива: бміні від факела до матеріалу, що нагрівається, - Забезпечує значну економію палива; знижує температуру смолоскипа полум'я за раху- Робить пальникові пристрої екологічно безнок інтенсивної передачі тепла зі швидкістю світла печними (зменшення парникових газів до 30%); й організації інтенсивного і якісного перемішування - Підвищує термін служби і надійність роботи палива з повітрям у соплах і камері попереднього пальникових пристроїв при всіх мінливих швидкосзмішування, установленої між торцями сопла патях, витратах, тиску на вході і виході пальника (вильника, дозволяє знизити коефіцієнт витрати повіключений відрив факела і перегрівши пальника); тря до «1», і отже з цих причин зменшити утворен- Зменшує окалиноутворення при нагріванні ня парникових газів у димових газах, що відходять. металу; Одержання світного радіаційного, високотемпера- Підвищує якість спікання матеріалів, які натурного полум'я факела зі значним зниженням гріваються; парникових газів у димових газах, що відходять, - Підвищує теплову потужність пальникового результат складного фізико-хімічного поетапного пристрою і можливість його роботи з низькою капроцесу окиснювання (спалювання) вуглеводів лорійністю палива. газоподібного палива, що відбуває по наступним Приклади конкретного виконання на ВАТ „Криетапах: воріжсталь": 1-й етап - усмоктування і змішування окиснюРезультати іспитів приведені в табл. Таблиця Тип пальникового пристрою у тепловому агрегаті ГНП.Р - 250 (горн агломашини) ГРІ.Р - 3500 (обертова піч) ДВБ.Р - 225/dг, ГР.Р - 175, ГР.Р 750 (нагрівальна піч) ТМП.Р - 7000 (мартенівська піч) Фактична питома витрата палива, кгут/т до впровадження після впровадження % (економії) 5,0 (на 3 модернізовані аг8,1 38,3 ломашини з 5) 351 301 14,3 53,4 49,9 6,5 115 100 13,1 Використання пропонованого технічного рішення дозволить: 1) Підвищити економічність спалювання палива шляхом поліпшення якості сумішоутворення і використання фізичного тепла продуктів горіння, грубної атмосфери в процесі спалювання палива в пальникових пристроях. 2) Одержати високотемпературний радіаційний факел полум'я при спалюванні палива з коефіцієнтом витрати окиснювача (повітря) а близьким до "1", що значно зменшить вихід парникових газів і зробить процес спалювання палива в пальникових пристроях екологічно безпечним. 3) Домогтися якості нагрівання оброблюваного Комп’ютерна верстка А. Крижанівський матеріалу (металу, шихти, сипучих і т.д.) за рахунок в основному радіаційного випромінювання факела полум'я і нагрітої до радіаційного випромінювання від факела полум'я вогнетривкої поверхні робочого простору теплового агрегату (печі). 4) Забезпечити стабільне, без відриву факела полум'я, горіння палива в пальникових пристроях з коефіцієнтом витрати окиснювача (повітря), рівним 0,5-4, тобто підвищити надійність і безпеку роботи пальникових пристроїв при спалюванні палива. 5) Використовувати як паливо для обігріву теплотехнічних агрегатів (печей) усі види газоподібних палив, їх сумішей і рідке паливо нафтопереробки. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601