Спосіб глибокої утилізації теплоти відхідних продуктів згоряння

Спосіб глибокої утилізації теплоти відхідних продуктів згоряння, що включає змішування відхідних продуктів згоряння з проміжним теплоносієм водою, яку потім подають для попереднього нагрівання та зволоження окислювача горіння, який відрізняється тим, що перед змішуванням відхідні продукти згоряння попередньо охолоджують шляхом подачі їх на нагрівання попередньо нагрітого та зволоженого окислювача горіння. (19) (21) u201008866 (22) 16.07.2010 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) СОРОКА БОРИС СЕМЕНОВИЧ, КУДРЯВЦЕВ ВОЛОДИМИР СЕРГІЙОВИЧ, ВОРОБЙОВ МИКИТА ВАЛЕРІЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ГАЗУ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 56805 робочий процес. Після цього продукти згоряння подають на нагрівання окислювача горіння в рекуператор 5. Далі охолоджені продукти згоряння змішують з проміжним теплоносієм водою у контактному економайзері 6. Конденсат, отриманий з продуктів згоряння в результаті їх глибокого охолодження подають на попереднє нагрівання та зволоження окислювача горіння в контактний повітропідігрівач 7. На заключному етапі з контактного повітропідігрівача 7 попередньо нагрітий та зволожений окислювач горіння подають на нагрів відхідними продуктами згоряння в рекуператор 5. З рекуператора 5 нагрітий зволожений окислювач горіння подають на горіння в пальник 3. Охоло 4 джену у контактному повітропідігрівачі 7 воду направляють на підігрів насосом 8 у контактний економайзер 6 і охолодження відхідних продуктів згоряння, після чого їх викидають в атмосферу. Результати проведених досліджень показали збільшення тепловмісту окислювача горіння та ефективності використання енергії відхідних продуктів згоряння у паливному циклі печі, в результаті нагріву попередньо зволоженого окислювача горіння в рекуператорі. В таблиці 1 представлені результати, щодо збільшення тепловмісту повітря-окислювача, який подають на горіння. Таблиця 1 Тепловміст волого повітря-окислювача з розрахунку на 1 кг сухого повітря (кДж/кг) при його вологовмісті d=0,28 кг/кг Найменування Прототип Пропонований спосіб 343 808,7 808,7 Температура підігріву вологого повітря-окислювача Та (К) 373 600 800 855,27 1207,2 1518,25 В таблиці 2 представлені результати, щодо збільшення ефективності використання енергії при спалюванні природного газу з попередньо зволоженим повітрям-окислювачем нагрітим в рекуператорі по відношенню до теплоти згоряння палива при температурі відхідних продуктів згоряння після контактного економайзера Тех=323 К(50 ºС). В якості критерію ефективності Е використання енергії палива розглядається відношення двох величин: чисельник δІf-ox – зміна повної теплової енергії (повної ентальпії) паливо-окислювальної суміші (з урахуванням тепловмісту вологи) на вході в камеру спалювання та на виході з системи до атмосфери при температурі Тех, знаменник – теплота горіння Q р холодної (при стандартній темпен ратурі Т=298 К) паливо-повітряної суміші. Обидві величини (δІf-ox та Q р ) відносяться до однакової н маси вихідної суміші. Таблиця 2 Ефективність Е використання енергії палива (по відношенню до теплоти згоряння природного газу) при варіюванні температури нагріву повітря-окислювача при Тex=323 К (50 ºС) при його вологовмісті d=0,28 кг/кг Найменування Прототип Пропонований спосіб 343 1,02 1,02 Температура підігріву вологого повітря-окислювача Та (К) 373 600 800 1,17 1,27 1,48 З таблиці 2 видно, що при фіксованій температурі відхідних продуктів згоряння після контактного економайзера, які подають в атмосферу, чим вища температура підігріву повітря-окислювача, тим вища ефективність використання енергії палива. Також зволоження окислювача горіння дає можливість покращити екологічні показники роботи печі, а саме зменшити викиди окисів азоту. В таблиці 3 представлені результати, що відображають об'ємну концентрацію (%) окисів азоту, які утворились при теоретичній температурі горіння Тт природного газу для умов стехіометричної суміші (α=1) із попередньо зволоженим окислювачем. 5 56805 6 Таблиця 3 Об'ємна концентрація (%) окисів азоту, утворених при теоретичній температурі горіння Тт природного газу, для умов стехіометричної суміші (α=1) з попередньо зволоженим повітрям-окислювачем. Вологовміст повітряокислювача кг/кг 0,065 0,15 0,28 0,55 Температура підігріву вологого повітря-окислювача Та (К) 298 0,092 0,023 0,0052 0,0016 З таблиці 3 видно, що чим вищий вологовміст попередньо зволоженого повітря-окислювача при фіксованій температурі його нагріву, тим нижча об'ємна концентрація окисів азоту. Таким чином, завдяки попередньому охолодженню відхідних продуктів згоряння шляхом нагріву попередньо нагрітого та зволоженого окислювача горіння в рекуператорі, збільшується ефективність використання вихідної енергії пали Комп’ютерна верстка А. Крулевський 373 0,127 0,0604 0,0322 0,0069 600 0,197 0,1025 0,0536 0,0333 800 0,275 0,1667 0,0944 0,0639 ва. Зволоження окислювача горіння дає змогу: збільшити кількість переносимого тепла від відхідних продуктів згоряння завдяки збільшенню теплоємності зволоженого окислювача та зменшити шкідливі викиди окисів азоту. Глибока конденсація водяних парів продуктів згоряння забезпечує утворення додаткової хімічно-чистої води, що виключає потребу печі у зовнішньому джерелі води. Підписне Тираж 23 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