Пристрій для спалювання палива з рециркуляцією продуктів згорання в системах термічної очистки забрудненого повітря

Изобретение относится к конструкции устройств для сжигания котельного топлива в системах, предназначенных для термической очистки воздуха, содержащего токсичные примеси. Устройство может быть использовано для реконструкции котлов, которые, кроме своей основной функции по выработке пара, используются для термической очистки загрязненного воздуха от токсичных примесей. Установки такого назначения относятся к системам термической очистки газовых выбросов. Для систем термической очистки, кроме требований к степени выгорания токсичных примесей, содержащихся в загрязненном воздухе, неизменными остаются ограничения на выброс в атмосферу окислов азота в составе продуктов сгорания топлива. Поэтому необходимо подавлять образование окислов азота, например, путем использования рециркуляции дымовых газов. Вместе с тем, ввиду специфических условий работы воздухоподогревателя на загрязненном токсичными примесями воздухе, требуется полностью исключить перетоки загрязненного воздуха не только в рабочее помещение, но и в дымовые газы, так как в последнем случае эффективность выгорания примесей будет меньше. Путем измерений установлено, что в котлах с воздухоподогревателем имеются значительные перетоки нагреваемого воздуха с воздушной стороны на сторону дымовых газов, а также в рабочее помещение. Причиной перетоков является положительный перепад давлений между воздушным потоком и газовым потоками воздухоподогревателя, с одной стороны, и между воздушным потоком и окружающей атмосферой, с другой стороны. Наличие вышеуказанных перетоков приводит к ухудшению условий работы обслуживающего персонала и к резкому увеличению количества необезвреженных токсичных веществ. Перетоки воздуха приводят к снижению экологической эффективности работы установки в целом. Известно устройство (авт. св. № 1467326, М. кл.4 F 23 L 15/00), включающее котел, два последовательно включенных в воздушный и в дымовой тракты теплообменника. В воздушном тракте между теплообменниками установлен вентилятор. Перед теплообменниками по ходу дымовых газов в дымовом тракте установлен дымосос. Перед теплообменниками по ходу воздуха установлен второй вентилятор, В известном устройстве понижен положительный перепад давлений между воздушным и газовым потоками, а также между воздушным потоком и окружающей средой. Это достигнуто путем установки дополнительного вентилятора на входе в теплообменники и перестановки дымососа на вход в теплообменники. Такое решение не дает полного устранения перетоков воздуха, поскольку положительный перепад давлений сохраняется, однако оно способствует их уменьшению. Вместе с тем появляется опасность перетоков дымовых газов в рабочее помещение, что крайне нежелательно применительно к системам очистки токсичного воздуха. Известно устройство (авт. свид. Мг 737715. М. кл.2 F 23 L 7/00, F 23 L 15/02), содержащее топку с дымоходом, подключенным к трубопроводу рециркуляции и газовому отсеку регенеративного вращающегося воздухоподогревателя, воздушный отсек которого снабжен уплотнениями и соединен с воздуховодом топки, сообщенной с трубопроводом рециркуляции. Трубопровод рециркуляции сообщен с топкой через уплотнение воздушного отсека воздухоподогревателя. Описываемое устройство дает возможность осуществить рециркуляцию дымовых газов и одновременно работать практически без перетоков за счет создания напора в уплотнениях воздушного отсека. Но такое решение предполагает: во-первых, обязательную установку дымососа рециркуляции, а во-вторых, ограничивает область использования только одним типом теплообменника - регенеративным. Применение других типов теплообменников в известном устройстве исключается. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (авт. свид. ГФ 987287, М.кл.3 F 23 С 9/00, F 23 L 15/00), содержащее топку с горелочным устройством и конвективный газоход, подключенный через дымосос к дымоходу и снабженный воздухоподогревателем, соединенным патрубками отвода и подвода воздуха соответственно через воздуховод подогретого воздуха с горелочным устройством и через дутьевой вентилятор с воздуховодом холодного воздуха, сообщенным перепускным трубопроводом, имеющим задвижку, с дымоходом. Дымоход на участке между дымососом и перепускным трубопроводом подключен к горелочному устройству дополнительной линией рециркуляции и между участками подключения этих трубопроводов снабжен дроссельным клапаном. Известное устройство работает с перетоками нагретого воздуха с воздушной стороны воздухоподогревателя на его газовую сторону и с воздушной стороны воздухоподогревателя в рабочее помещение, что приводит к резкому увеличению количества выбрасываемых необезвреженных веществ в дымовых газах и к ухудшению экологической обстановки в рабочем помещении. Рециркуляция дымовых газов в этом устройстве через перепускной трубопровод требует дополнительных затрат энергии на прокачивание объема газов рециркуляции через воздухоподогреватель. Осуществление рециркуляции по дополнительному трубопроводу возможно только при установке дроссельного клапана, что связано с увеличением затрат энергии на рециркуляцию. Решаемая изобретением задача состоит в том, чтобы создать устройство для сжигания топлива с рециркуляцией продуктов сгорания, в котором устранены перетоки загрязненного воздуха в окружающую среду, а рециркуляция дымовых газов в воздуховод подогретого воздуха осуществляется без применения дополнительных устройств, требующих затрат энергии. Поставленная задача решена тем, что в устройстве для сжигания топлива с рециркуляцией продуктов сгорания в системах термической очистки загрязненного воздуха, содержащем топку с горелочными устройствами, к которой присоединен конвективный газоход, соединенный через дымосос с дымоходом, расположенный в конвективном газоходе воздухоподогреватель, соединенный патрубками отвода и подвода воздуха с воздуховодами подогретого и холодного воздуха, дутьевой вентилятор, соединенный с горелочными устройствами, и линию рециркуляции, согласно изобретению, линия рециркуляции соединена с конвективным газоходом перед воздухоподогревателем и воздуховодом подогретого воздуха, а дутьевой вентилятор расположен в воздуховоде подогретого воздуха между горелочными устройствами и линией рециркуляции. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство для сжигания топлива с рециркуляцией продуктов сгорания содержит топку 1 с горелочными устройствами 2, к которой присоединен конвективным газоходом 3 через дымосос 4 дымоход 5. В конвективном газоходе 3 расположен воздухоподогреватель 6, который соединен патрубками 7 и 8 отвода и подвода воздуха соответственно с воздуховодом подогретого воздуха 9 и воздуховодом холодного воздуха 10. Воздуховод подогретого воздуха 9 через дутьевой вентилятор 11 соединен с горелочными устройствами 2. К конвективному газоходу 3 на участке перёд воздухоподогревателем 6 подключена линия рециркуляции 12 с задвижкой 13, соединенная с воздуховодом подогретого воздуха 9. Устройство работает следующим образом. Загрязненный воздух из воздуховода холодного воздуха 10 подают через патрубок подвода воздуха 8 на воздушную сторону воздухоподогревателя 6, где его нагревают. Затем подогретый воздух подают через патрубок отвода воздуха 7 в воздуховод подогретого воздуха 9 и с помощью дутьевого вентилятора 11 направляют через горелочные устройства 2 в топку 1. Дымовые газы из топки 1 через конвективный газоход 3 поступают на газовую сторону воздухоподогревателя 6. Из воздухоподогревателя 6 их удаляют в дымоход 5 дымососом 4. Отбор дымовых газов на рециркуляцию производят из конвективного газохода 3 перед воздухоподогревателем 6. Подачу газов рециркуляции осуществляют по линии рециркуляции 12 с задвижкой 13 в воздуховод подогретого воздуха 9 за счет разрежения дутьевого вентилятора 11. Работу предлагаемого устройства сравнивали с работой базового объекта. Сравнительные данные по базовому объекту и заявляемому устройству, приведенные в таблице, получены при проведении испытаний системы сжигания загрязненного воздуха в котлах БКЗ-75-39 Херсонского целлюлозно-бумажного завода (ЦБЗ), котел работает по схеме, приведенной в книге Рихтера Л.А. "Газовоздушные тракты тепловых электрических станций": М„ Энергоатомиздат, 1984 г., рис. 11 (а), с. 6. Благодаря использованию предлагаемого устройства повышается экологическая эффективность очистки газовых выбросов в котлах с воздухоподогревателями по сравнению с очисткой на базовом объекте на 18-20%.