Пальник для сумісного спалювання біогазу та природного газу

Реферат: Пальник для сумісного спалювання біогазу та природного газу містить підключений до повітропроводу і приєднаний до амбразури котла корпус, на вихідному кінці якого встановлено паливорозподільний пристрій природного газу з соплами по колу. Всередині корпусу співвісно розташовано кільцевий паливорозподільний пристрій біогазу з соплами по колу, виконаний з двох співвісних труб з заглушками з обох торців між зовнішньою та внутрішньою трубами, та повітряний завихрювач, встановлений на зовнішній трубі паливорозподільного пристрою біогазу. Вихідний торець паливорозподільного пристрою біогазу розташований у вхідній частині амбразури котла, а у вхідному та вихідному торцях його внутрішньої труби встановлено суцільні заглушки. Сопла для подачі біогазу розташовані між соплами для подачі природного газу і амбразурою котла. Відносна відстань між осями сопел природного газу та біогазу дорівнює А=0,04-0,4D, де D - діаметр корпусу пальника. UA 94034 U (54) ПАЛЬНИК ДЛЯ СУМІСНОГО СПАЛЮВАННЯ БІОГАЗУ ТА ПРИРОДНОГО ГАЗУ UA 94034 U UA 94034 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до конструкції пристроїв для сумісного спалювання біогазу та природного газу. Пальник може бути використаний в водогрійних та парових котлах. Відомий пальник для спалювання природного газу (Авторское свидетельство СССР № 1206558 МПК F23D14/00, 1983 р.), який містить підключений до повітроводу корпус, по осі якого встановлений повітропровід вторинного повітря з відкритим вхідним торцем та периферійним завихрювачем. В бокових стінках корпусу розташований паливорозподільний пристрій природного газу. Вхідний торець корпусу з'єднаний з зогнутою ділянкою повітроводу, який в своєму вхідному поперечному перерізі з'єднаний з прямою ділянкою повітроводу. Всередині співвісно розташована труба повітроводу, при цьому вхідний торець труби розташований до зогнутої ділянки повітроводу, а вихідний торець - після неї. Найбільш близьким за технічними ознаками до запропонованої пропозиції є пальниковий пристрій (патент України № 89870 МПК (2009) F23D14/00, 2010 р.), який містить підключений до повітропроводу корпус пальника. Всередині корпусу співвісно розміщений кільцевий колектор для подачі біогазу (паливорозподільний пристрій біогазу), виконаний з двох співвісних труб різного діаметра з закритими вихідними торцями між трубами і соплами на вихідному кінці бокової стінки труби більшого діаметра, на якій також співвісно встановлений повітряний завихрювач перед соплами. До труби більшого діаметра кільцевого колектора приєднаний патрубок для подачі біогазу. На вихідному кінці корпусу периферійно встановлена кільцева газова камера з патрубком для подачі природного газу і соплами по її колу. Сопла для подачі біогазу в кільцевому колекторі розташовані між соплами природного газу і завихрювачем. Сопла для подачі природного газу і сопла для подачі біогазу спрямовані назустріч один одному і відносна відстань між осями сопел природного газу та сопел біогазу дорівнює А=0,15…0,25D (D - діаметр корпуса пальника). У відомих конструкціях при спалюванні біогазу існує ймовірність зриву факелу, його пульсації, а також спостерігається підвищення рівня СО в димових газах, тому що нормальна швидкість поширення полум'я біогазу менше ніж у природного газу і при наявності центрального каналу вторинного повітря факел має схильність до відриву. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції пальникового пристрою для сумісного спалювання природного газу та біогазу, в якому в результаті зміни розташування паливорозподільного пристрою біогазу відносно паливорозподільного пристрою природного газу та встановлення суцільних заглушок на вхідному і вихідному торці внутрішньої труби паливорозподільного пристрою біогазу забезпечується стабілізація факелу та неможливість його зриву, збільшується повнота спалювання паливоповітряної суміші і за рахунок цього підтримується рівень емісії СО в допустимій нормі, зменшуються викиди оксиду азоту в атмосферу, стабілізується робота пальника. Поставлена задача вирішується тим, що в пальнику для сумісного спалювання біогазу та природного газу, який містить підключений до повітропроводу приєднаний до амбразури котла корпус, на вихідному кінці якого встановлено паливорозподільний пристрій природного газу з соплами по колу, а всередині корпусу співвісно розташовано кільцевий паливорозподільний пристрій біогазу з соплами по колу, виконаний з двох співвісних труб з заглушками з обох торців між зовнішньою та внутрішньою трубами та повітряний завихрювач, встановлений на зовнішній трубі паливорозподільного пристрою біогазу, згідно з корисною моделлю вихідний торець паливорозподільного пристрою біогазу розташований у вхідній частині амбразури котла, а у вхідному та вихідному торцях його внутрішньої труби встановлено суцільні заглушки, причому сопла для подачі біогазу розташовані між соплами для подачі природного газу і амбразурою котла, а відносна відстань між осями сопел природного газу та біогазу дорівнює А=0,04-0,4D, де D - діаметр корпусу пальника. Сукупність відмінних ознак дозволяє вирішити поставлену задачу завдяки тому, що у пропонованому пальнику можливо попереднє змішування природного газу з усім необхідним повітрям, а потім додавання біогазу в суміш, що дає можливість баластування існуючої суміші, стабілізації факелу та неможливості його зриву, при цьому збільшується повнота спалювання паливоповітряної суміші, підтримується рівень емісії СО в допустимій нормі, а також зменшуються викиди оксиду азоту в атмосферу. Пальник сумісного спалювання біогазу та природного газу зображено на кресленні (подовжній переріз). Запропонований пальник сумісного спалювання біогазу та природного газу містить підключений до повітропроводу 1 корпус 2, на вихідному кінці якого встановлено кільцевий паливорозподільний пристрій природного газу 3 з соплами 4, розташованими по колу на вихідному кінці корпусу 2, а в його боковій стінці розміщено патрубок 5 для подачі природного газу в паливорозподільчий пристрій природного газу 3. Співвісно всередині корпусу 2 пальника 1 UA 94034 U 5 10 15 20 розташовано повітряний завихрювач 6. Також співвісно всередині повітряного завихрювача 6 розташовано кільцевий паливорозподільний пристрій біогазу 7, виконаний з двох труб, зовнішньої 8 і внутрішньої 9, з суцільними заглушками на вхідному кінці 10 і вихідному кінці 11 обох труб. На вихідному кінці на боковій поверхні зовнішньої труби 8 паливорозподільного пристрою біогазу виконано по колу сопла 12 для подачі біогазу в котел, а на вхідному кінці на боковій стінці зовнішньої труби 8 - розташовано патрубок 13 для подачі біогазу в паливорозподільний пристрій біогазу 7. Пальник приєднано до вхідної частини конічної амбразури 14 котла. Між корпусом 2 пальника і зовнішньою трубою 8 паливорозподільного пристрою біогазу розташовано повітряний кільцевий канал 15. Біогазові сопла 12 розташовані між амбразурою котла 14 та газовими соплами 4. Відносна відстань між осями біогазових сопел 12 та газових сопел 4 дорівнює А=0,04…0,4D (D - діаметр корпусу пальника). Пальник сумісного спалювання біогазу та природного газу працює наступним чином. Через повітропровід 1 у корпус 2 пальника подають усе необхідне повітря, яке закручують повітряним завихрювачем 6. При наявності у внутрішній трубі 9 заглушок 10 і 11, повітря не розподіляють на первинне та вторинне, а подають усе у повітряний кільцевий канал 15. Природний газ з паливорозподільного пристрою 3 через сопла 4 подають у закручене повітря у повітряний кільцевий канал 15. Одночасно у створену суміш через сопла 12 паливорозподільчого пристрою біогазу 7 подають біогаз, яким баластують суміш природного газу і повітря. Утворену закручену паливоповітряну суміш підпалюють поблизу амбразури 14. Факел через амбразуру 14 входить у топку котла. Для аргументації очікуваного результату проводили випробовування пальника за прототипом та корисною моделлю на котлі ДЕ-16 в котельні Лужанського експериментального спиртзаводу (с.м.т. Лужани, Чернівецька обл.). В проведених випробуваннях вимірювали вміст оксидів азоту і оксидів вуглецю в продуктах згорання. 25 Таблиця 1 Результати випробувань пальника за прототипом та пропозицією № п/п 1 2 3 4 5 30 35 Навантаження котла, % 100 80 60 40 Середня величина Концентрація оксидів азоту, 3 NOx, мг/м (приведена до α=1) прототип пропозиція 185 146 157 133 134 119 125 112 150 127 Концентрація оксидів 3 вуглецю, CO, мг/м (приведена до α=1) прототип пропозиція 130 119 134 126 149 125 156 143 142 128 В запропонованому пальнику концентрація в продуктах згорання оксидів вуглецю зменшується на 10 %, оксидів азоту - 15,3 %. При цьому на навантаженні 40 % і менше пальник працює в стабільному режимі, тобто без вібрацій. В залежності від місця введення біогазу в суміш природного газу з повітрям концентрація шкідливих речовин може як зменшуватися, так і збільшуватися. Тому також були проведені випробування пропонованого пальника щодо впливу місця введення біогазу на сумарну токсичність, розраховану за концентрацією в продуктах згорання шкідливих речовин. Токсичність компонента - це число, яке показує в скільки разів концентрація компонента 3 3 перевищує граничну дозволену концентрацію (для СО - 20 мг/м , NOx - 0,085 мг/м ). Місце введення - це відстань між осями сопел природного газу та біогазу (L). Результати наведені в таблиці 2. Визначення відстані між осями сопел для подачі природного газу та біогазу в таблиці 2. 2 UA 94034 U Таблиця 2 Обґрунтування меж відстані між віссю сопел для подачі природного газу та віссю сопел для подачі біогазу Відносна відстань А=L/D 0,02 0,04 0,16 0,28 0,4 0,53 Загальна токсичність 1779 1483 1313 1369 1367 1800 *D - діаметр корпусу пальника. 5 10 Оптимальна відносна відстань між осями сопел природного газу та сопел біогазу: А=0,04…0,4D. Запропонований пальник для сумісного спалювання біогазу та природного газу: - працює стабільно, дозволяє спалювати біогаз та природний газ з утворенням малих показників по СО та NOx, з високою повнотою спалювання, без пульсацій; - може бути отриманий за рахунок реконструкції пальників двостадійного спалювання більш ранніх моделей на різних типах котлів; - доцільно також застосувати для подовження ресурсу існуючих котлів тому, що при установці таких пальників зменшуються локальні теплові потоки (розмивається зона максимальних температур). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Пальник для сумісного спалювання біогазу та природного газу, який містить підключений до повітропроводу і приєднаний до амбразури котла корпус, на вихідному кінці якого встановлено паливорозподільний пристрій природного газу з соплами по колу, а всередині корпусу співвісно розташовано кільцевий паливорозподільний пристрій біогазу з соплами по колу, виконаний з двох співвісних труб з заглушками з обох торців між зовнішньою та внутрішньою трубами, та повітряний завихрювач, встановлений на зовнішній трубі паливорозподільного пристрою біогазу, який відрізняється тим, що вихідний торець паливорозподільного пристрою біогазу розташований у вхідній частині амбразури котла, а у вхідному та вихідному торцях його внутрішньої труби встановлено суцільні заглушки, причому сопла для подачі біогазу розташовані між соплами для подачі природного газу і амбразурою котла, а відносна відстань між осями сопел природного газу та біогазу дорівнює А=0,04-0,4D, де D - діаметр корпусу пальника. 3 UA 94034 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4