Спосіб спалювання газоподібного палива з інжекцією повітря

Спосіб спалювання газоподібного палива з ежекцією повітря, що включає примусову подачу газу і ежекцію повітря, попередню стабілізацію витрати ежектованого повітря, змішування газу і повітря з наступним спалюванням газоповітряної суміші, який відрізняється тим, що як параметр стабілізації витрати ежектованого повітря при зміні тиску продуктів спалювання використовують величину відхилення витрати ежектованого повітря від заданої величини за допомогою реєстрації на протязі всього процесу спалювання палива цієї величини з наступним її постійним регулюванням. (19) (21) 2003054886 (22) 28.05.2003 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. №12, 2006р. (72) Мухоід Анатолій Якович, Мухоід Олексій Анатолійович, Бондаренко Борис Іванович (73) Інститут газу Національної академії наук України (56) UA 46215, F23N3/00 SU 1052785, F23D13/18 JP 62147214, F02G1/047 WO 00/25066, F23N1/00 WO 01/35025, F23N1/02 3 ним спалюванням газоповітряної суміші, згідно з пропозицією, в якості параметра стабілізації витрат ежекованого повітря при зміні тиску продуктів спалювання використовують величину відхилення витрат ежекованого повітря від заданої за допомогою реєстрації на протязі всього процесу спалювання палива цієї величини, з наступним постійним регулюванням її. При спалювані газового палива з інжекцією повітря на горіння, в умовах зміни тиску продуктів спалювання, змінюються витрати ежекованого повітря. Збільшення тиску продуктів спалювання веде до зменшення інжекції повітря, дестабілізації процесу горіння, при цьому збільшується вихід шкідливих сполук і підвищується температура горіння. Зменшення тиску продуктів спалювання веде до збільшення інжекції повітря. Надлишок повітря також веде до збільшення утворень шкідливих сполук в продуктах спалювання і знижує температуру горіння. Запропонована реєстрація величини відхилень витрат ежекованого повітря забезпечує збереження постійною заданої величини витрат повітря в умовах зміни тиску продуктів спалювання. В результаті збереження постійною заданої величини витрат ежекованого повітря на протязі всього процесу спалювання забезпечується значне зменшення виходу шкідливих сполук в продуктах спалювання і стабілізація температури горіння. Запропоноване використання величини відхилень витрат ежекованого повітря в якості параметра стабілізації витрат, дозволяє регулювати витрату повітря до заданої величини, користуючись показником відхилень витрат повітря, без додаткових хімічних аналізів, вимірювань тиску і температури продуктів спалювання на протязі всього процесу спалювання і тим самим спростити процес стабілізації горіння в умовах зміни тиску продуктів спалювання. Схема запропонованого способу показано на кресленні. Запропонований спосіб спалювання газового палива з інжекцією повітря здійснюють наступним чином. Газове паливо примусово подають газопроводом 1 в камеру змішування пальника 2. Потоком газу ежекують повітря, що надходить по повітропроводу 3 в пальник 2. Газ і повітря змішують, а газоповітряну суміш підпалюють на виході з пальника. При заданому тиску продуктів спалювання проводять попереднє регулювання витрат повітря. При зміні тиску продуктів спалювання і відповідно зміні витрат ежекованого повітря реєструють відхилення витрат повітря від заданої величини датчиком відхилень витрат 4. Користуючись показаннями датчика відхилень витрат 4, оперативно регулюють витрату повітря до заданої величини регулятором витрат 5, реєстрацію і усунення змін витрат повітря проводять на протязі всього процесу спалювання. Приклад 1. (за прототипом). Спалювання природного газу проводили інжекційним пальником, який мав наступні технічні параметри: витрати газу 11,5м3/час; тиск газу 0,25атз; номінальна витрата повітря 115м3/час; заданий тиск в топці ±1мм. вод. ст. 63682 4 Випробування проводили на стенді в режимі інжекції холодного повітря. Газ примусово подавали в камеру змішування пальника, а повітря ежекувалось потоком газу з утворенням газоповітрянної суміші. Суміш спалювали на виході з пальника. Спочатку в печі забезпечували заданий тиск 1мм.вод.ст. Регулювали витрати повітря регулятором витрат до стабілізації процесу горіння, при якому утворення шкідливих сполук в продуктах спалювання знаходилися в межах безпечних норм (СО 0,05% об; NOx 230мг/м3). Факел горіння при цьому був прозорим, температура горіння становила 1400°С±10°С. Підвищували тиск в печі до +4мм.вод.ст. Прозорість факелу погіршувалась незначно, але аналіз продуктів спалювання показував збільшення утворень окислів азоту до 300мг/м3, окису вуглецю до 0,1% об., температура полум'я підвищилась до 1450°С. Це свідчило про зменшення інжекції повітря. Знижували тиск в печі до (-4)мм.вод.ст. Аналіз продуктів спалювання показував збільшення утворень окислів азоту до 240мг/м3, а температура полум'я знизилась до 1300°С. Це свідчило про збільшення інжекції повітря. Для того, щоб стабілізувати процес горіння, в умовах підвищення або зниження тиску продуктів спалювання, треба було додатково регулювати витрату повітря разом з додатковим аналізом продуктів спалювання. В промислових умовах додаткове регулювання витрат повітря не ведуть, а весь процес горіння ведуть по попередньо відрегульованому відношенню витрат газ-повітря. Приклад 2 (по запропонованому способу). Проводили спалювання природного газу інжекційним пальником, технічні параметри якого відповідали параметрам пальника по прикладу 1. Але в процесі спалювання реєстрували і регулювали величину відхилення витрат повітря від заданої. Спочатку проводили випробування при заданому тиску в печі (-1)мм.вод.ст. Регулювали витрату повітря до стабілізації процесу горіння, при якому утворення шкідливих сполук в продуктах спалювання знаходилося в межах безпечних норм (CO 0,05% об; NOx 230мг/м3), а температура полум'я становила 1400°С. Безумовно, що датчик відхилення витрат повітря при цьому показував інжекцію заданої витрати повітря 115м3/час, тобто відсутність відхилень витрат повітря від заданої величини. Підвищували тиск в печі до (+4)мм.вод.ст. Показник відхилення витрат повітря показував зменшення витрати повітря Регулятором витрат повітря оперативно збільшили витрати до заданої величини, користуючись показаннями датчика відхилення. Повторний аналіз продуктів спалювання не показував збільшення утворень шкідливих сполук. Температура залишалася заданою 1400°С. Знижували тиск в печі до (-4)мм.вод.ст. Датчик відхилення витрат повітря показував збільшення витрати повітря. Регулятором витрат повітря оперативно зменшували витрати повітря до заданої величини. Аналіз продуктів спалювання не показував збільшення утворень шкідливих сполук, а температура залишалася заданою 1400°С. 5 63682 6 Результати випробувань зведені в таблицю. Таблиця Порівняння результатів здійснення способів по прототипу та запропонованому Тиск в печі мм.вод.ст. Приклад 1(за прототипом) 2 (за запропонованим) Вихід шкідливих сполук Температура Витрата повітря м3/час NOx мг/м3 CO, %oб полум'я, С Заданий Робочий Відхилення -1 -1 0 115 -1 +4 5 Не вимірювали -1 -4 3 Не вимірювали -1 -1 0 115 -1 +4 5 115 -1 -4 3 115 Дані таблиці свідчать про те, що при зміні тиску продуктів спалювання і відсутності реєстрації і регулювання витрат повітря збільшується утворення шкідливих сполук в продуктах спалювання, значно змінюється температура горіння (по прототипу). При застосуванні реєстрації і регулювання витрат повітря утворення шкідливих сполук в продуктах спалювання значно зменшується, залишається заданою температура горіння. Перевага запропонованого способу в тому, що Комп’ютерна верстка Б. Голік 230 300 240 230 230 230 0,05 0,1 0,05 0,05 0,05 0,05 1400 1450 1300 1400 1400 1400 в умовах періодичних змін тиску в печі він дозволяє оперативно і постійно підтримувати інжекцію заданої витрати повітря на протязі всього процесу спалювання газу, тим самим значно зменшити утворення шкідливих сполук в продуктах спалювання, стабілізувати температуру горіння. У запропонованому способі стабілізація горіння на протязі всього процесу спалювання здійснюється без додаткових хімічних аналізів, вимірювань тиску і температури продуктів спалювання, що значно спрощує регулювання процесу горіння. 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