Реактор для уменьшения содержания окисей азота и окисей серы в газообразных продуктах сгорания - RU2023947C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к реактору для уменьшения содержания окисей азота и окисей серы в отработанных газах.

Известно устройство для сгорания смеси газообразного или в виде мелких частиц горючего материала и воздуха для сгорания [1]. Это устройство используется для сжигания различных газообразных и в виде мелких частиц материалов, содержащих углерод или соединения углерода, таким максимально полным образом, чтобы выходящие из него отработанные газы были практически свободны от сажи, моноокиси углерода и углеводородных остатков.

Известен способ дожигания топочных газов за счет пропускания загрязненных газов через горелку в камере дожигания, в которой отработанные газы подвергаются полному сгоранию в результате принудительного их смешивания с газообразным продуктом сгорания [2].

В соответствии с этим способом горючие газы используются для осуществления процесса дожигания газообразного топлива.

Известна камера предварительного сгорания для работающей на нефти или газе и снабженной вентилятором горелки [3]. Эта камера предварительного сгорания служит для придания какой-то конкретной формы образуемому пламени и для задерживания пламени перед моментом его вхождения в камеру сгорания. Следовательно, подобное устройство выполняет функцию какого-то промежуточного устройства между горелкой и камерой сгорания, но не выполняет функцию реактора для уменьшения содержания окисей азота и окисей серы в газообразных продуктах сгорания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является реактор для уменьшения содержания окисей азота и окисей серы в газообразных продуктах сгорания, содержащий камеру дожигания, подключенную через входной патрубок к камере сгорания, причем корпус камеры дожигания снабжен вертикальной цилиндрической оболочкой и выпускным концом, а также устройство для подачи вторичного воздуха и средства формирования потока продуктов сгорания, размещенные напротив входного отверстия камеры дожигания [4].

На фиг.1 изображен реактор, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вариант реактора; на фиг.4 - камера сжигания для второго варианта реактора.

Устройство содержит реактор для уменьшения содержания окисей азота и окисей серы в газообразных продуктах сгорания. Этот реактор имеет корпус 1 или стенку с вертикальной и цилиндрической оболочкой 2 и куполообразный выпускной конец 3, связанный с оболочкой и имеющий центральное выпускное отверстие 4. Противоположный конец оболочки 2 образует впускной конец 5.

Внутри корпуса образована конусообразная перегородка 6, верхняя точка которой направлена в сторону выпускного конца 3 и которая устанавливается на опорных элементах 7 таким образом, чтобы между перегородкой 6 и корпусом 1 образовался кольцевой зазор 8.

Вместо кольцевого зазора можно образовывать соединение между верхней и нижней частями корпуса, причем это соединение будет иметь форму по меньшей мере двух кромочных выемок, простирающихся по периферии указанной перегородки 6. В нижней части реактора образована впускная воронка 9, которая направляет отработанные газы из камеры сгорания (на чертеже не показана) в реактор таким образом, чтобы отработанные газы вводились при достаточно высокой скорости и направлялись в сторону конусообразной внутренней стороны перегородки 6. Вокруг корпуса образован еще один корпус 10 или стенка, которая имеет по существу ту же форму, что и корпус 1, но несколько большие размеры, чтобы определить контур зазора 11 между корпусами 1 и 10. Корпус 1 эксцентрично располагается в корпусе 10, который может состоять из теплоизолирующего материала, однако его может просто окружать такой теплоизолирующий материал.

В показанном на фиг.1 варианте изобретения внешний теплоизоляционный слой 12 используется для корпуса 10. Зазор 11 между двумя корпусами 1 и 10 соединяется в нижней своей части с кольцеобразным сборным бункером 13, который в свою очередь соединен с выпускной трубкой 14, например с газоходом.

В зазоре 11 между двумя корпусами 1 и 10 можно установить теплообменник для предварительного нагревания вторичного воздуха. Вторичный воздух (фиг. 1) подается через кольцевое пространство 15, образованное между корпусом 10 и внешним теплоизоляционным слоем 12. Предварительно нагретый вторичный воздух подается через устройство 16 впуска для вторичного воздуха непосредственно в пространство между корпусами 1 и 10 на каком-то расстоянии от выпускного отверстия 4.

Между нижней кромкой впускного конца 5 внутреннего корпуса 1 и впускной воронкой 9 образуется кольцеобразный зазор 17 для выделения частиц золы, которые уже были выделены в камере последующего сгорания или которые были образованы в процессе сгорания в упомянутой камере.

В случае практического использования (фиг.1 и 2) рекомендуется сделать так, чтобы отработанные газы из камеры сгорания поступали во впускную воронку 9 с максимальной скоростью в 2 м/с. Благодаря конусообразной форме этой впускной воронки 9 повышается скорость потока газа, а сами газы направляются к внутренней стороне конусообразной перегородки 6. Благодаря интенсивной турбулентности в пространстве под конусообразной перегородкой 6 остаточная моноокись углерода будет окисляться в двуокись углерода, причем сам процесс окисления будет происходить в пространстве над перегородкой 6. Из выпускного отверстия 4 газообразное топливо входит в зазор 11 между корпусами 1 и 10, где и происходит последующее сгорание (дожигание) и обработке окисей серы и окисей азота, причем это происходит под воздействием предварительно нагретого вторичного воздуха, который подается через устройство 16 впуска для вторичного воздуха и который рекомендуется предварительно нагревать до температуры примерно 700^о С.

Благодаря эксцентричному расположению всего устройства 16 легко достигается интенсивное перемешивание, а также чередование сжатия и расширения газообразного топлива, которое в данном случае движется спиралью по направлению вниз к сборному бункеру 13 и только после в этого топливо проходит к выпускной трубке 14 или газоходу, причем температура этого топлива будет равна примерно 900^оС.

Горячие контактирующие поверхности представлены материалом перегородки 6. Позади этой вогнутой перегородки образуется более медленная турбулентность, которая находится в восстановительной атмосфере, чтобы можно было добиться необходимого образования моноокиси углерода для конкретного процесса, например для уменьшения содержания серы в газообразных продуктах сгорания. В процессе стехиометрического горения происходит отложение больше чем 90% общего количества серы в виде капель серы, которые в процессе охлаждения уже были сублимированы. Поскольку камера последующего сгорания установлена вертикально, то сублимированная сера вместе с дугими частицами будет автоматически проходить в слой золы через зазоры между впускной воронкой 9 и впускным концом 5.

Если камера последующего сгорания используется в крупномасштабных установках, тогда используется следующая формула:
2CO+SO₂

После или за установкой 19 сжигания располагается камера 20 сгорания, в которой можно сжигать, например, ядовитые отходы или твердое топливо. Из камеры 20 сгорания поток газообразных продуктов сгорания проходит через зазор 21 и поднимается до впускной воронки 9 и попадает в камеру 18 дожигания. Между устройством 19 и теплоизолированной стенкой печи 22 образуется зазор 21. На нижнем конце пространства, контуры которого очерчиваются стенкой печи 22, установлено выпускное отверстие 23 для золы.

В варианте (фиг.3) перегородка 6 простирается на всю длину внутренней стороны цилиндрической поверхности оболочки 2, на перегородке образованы кромочные выемки, которые простираются наклонно через перегородку около поверхности оболочки 2, чтобы образованный между пространством под перегородкой и пространством над перегородкой проход придавал потоку газообразных продуктов сгорания спиральное движение, когда этот поток входит в верхнюю камеру над перегородкой.

Устройство 24 впуска вторичного воздуха состоит из зазора между конусообразными стенками 25, 26. Вторичный воздух подается именно в этот зазор, причем поток этого воздуха может предварительно нагреваться. Воздух либо продувается через этот зазор, либо всасывается через него в результате эффекта эжектора, который создается отработанными газами, входящими в реактор через впускную воронку 9.

В варианте изобретения (фиг.4) предусматривается образование по меньшей мере двух сквозных каналов 27, которые образуются кромочными выемками, расположенными на периферии перегородки 6 и простирающимися наклонно через перегородку, чтобы придать газообразным продуктам сгорания турбулентный эффект, когда эти продукты сгорания проходят между впускной и выпускной камерами.

Предлагаемый по изобретению реактор можно также использовать в различных установках сжигания, работающих с псевдоожиженным слоем топлива.

Неполное сгорание

Реферат

Использование: для уменьшения содержания окиси азота и серы. Сущность изобретения: реактор выполнен в форме камеры дожигания, которая должна устанавливаться и соединяться за камерой сгорания. Этот реактор имеет корпус, содержащий цилиндрическую часть, переходящую в своей верхней части в куполообразную выпускную часть, снабженную выпускным отверстием. Вокруг корпуса реактора образована теплоизолированная стенка, чья внутренняя сторона имеет по существу ту же форму, что и корпус, и которая по отношению к корпусу располагается эксцентрично. Корпус реактора содержит перегородку, выполненную конусообразной формы и вершина которой направлена в сторону выпускного отверстия. Между оболочкой и перегородкой образован зазор. На выпускном конце оболочки образована впускная воронка, которая располагается на конкретном расстоянии от впускного конца с целью образования зазора. Теплообменник предназначен для предварительного нагревания вторичного воздуха, подаваемого через устройство впуска вторичного воздуха в зазор между корпусом и оболочкой на конкретном расстоянии от отверстия. В нижней своей части зазор соединяется со сборным бункером и выпускной трубкой. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула