UA120401C2 - METHOD OF FUEL COMBUSTION IN DOMAIN AIR HEATERS - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі чорна металургія. Спосіб спалення палива в доменних повітронагрівачах включає на першій стадії спалення газу у нижній зоні камери горіння з коефіцієнтом витрат повітря n=0,80-0,85, а на другій стадії у верхню зону подають вторинне повітря, де допалюють продукти неповного спалення першої стадії, причому протягом 85-90 % загального часу спалення газу здійснюють двостадійне спалення, а подачу вторинного повітря здійснюють на висоті 0,25-0,30 загальної висоти камери горіння від осі газового пальника, а в період залишкового часу - одностадійне спалення, в кінці якого температура кладки камери горіння на рівні осі газового пальника складає 920-950 ˚C. Винахід забезпечує безпечні умови експлуатації повітронагрівачів, підвищує стійкість їх кладки та знижує концентрацію оксидів азоту під час спалення палива.The invention relates to the field of ferrous metallurgy. The method of combustion of fuel in blast furnace air heaters includes in the first stage of gas combustion in the lower zone of the combustion chamber with an air flow rate n = 0.80-0.85, and in the second stage in the upper zone serves secondary air, which burns incomplete combustion products of the first stage, moreover, during 85-90% of the total time of gas combustion carry out two-stage combustion, and the supply of secondary air is carried out at a height of 0.25-0.30 of the total height of the combustion chamber from the axis of the gas burner, and during the remaining time - one-stage combustion. the layout of the combustion chamber at the level of the axis of the gas burner is 920-950 ˚C. The invention provides safe operating conditions for air heaters, increases the stability of their masonry and reduces the concentration of nitrogen oxides during fuel combustion.

Description

Винахід стосується чорної металургії, енергетики та може бути застосована в кольоровій, нафтопереробній промисловостях і т. інше.The invention relates to ferrous metallurgy, power engineering and can be applied in non-ferrous, oil refining industries, etc.

Відомий спосіб спалення палива на промислових котлах. В котлах з багатоярусним розміщенням пальників використовують нижній ярус пальників для першої стадії спалення палива, а наступні - для другої стадії. (Знергозффективность и защита окружающей средь!:A known method of burning fuel in industrial boilers. In boilers with multi-tier placement of burners, the lower tier of burners is used for the first stage of fuel combustion, and the following ones are used for the second stage. (Energy efficiency and environmental protection!:

Монография (Л.П. Грес, А.О. Еремин, С.А. Карпенко, Е.А. Каракаш /под общей ред. д.т.н., проф.Monograph (L.P. Gres, A.O. Eremin, S.A. Karpenko, E.A. Karakash / under general editor. Doctor of Science, Prof.

ЛП. Греса. - Д.: Пороги, 2015. - С. 141-143).LP Gresa - D.: Porogy, 2015. - P. 141-143).

Загальними ознаками обох способів є використання двостадійного способу спалення палива для зниження концентрацій оксидів азоту.The common features of both methods are the use of a two-stage method of burning fuel to reduce concentrations of nitrogen oxides.

Недоліком аналогу є безперервне використання двостадійного спалення палива, тоді як на повітронагрівачах - періодичне: тільки в період "нагрівання", а в період "дуття" кладка камери спалення охолоджується.The disadvantage of the analogue is the continuous use of two-stage fuel combustion, while on air heaters it is periodic: only during the "heating" period, and during the "blowing" period, the combustion chamber is cooled.

Найближчим аналогом до винаходу, що заявляється, є двостадійне спалення палива в доменних повітронагрівачах (Теплообменники доменньіїх печей: Монография /Л.П. Грес, С.А.The closest analogue to the claimed invention is two-stage combustion of fuel in blast furnace air heaters (Heat exchangers of blast furnaces: Monograph / L.P. Gres, S.A.

Карпенко, А.Е. Миленина /под общей ред. д.т.н., проф. Л.П. Греса. - Д.: Пороги, 2012. - С. 352- 356 - найближчий аналог).Karpenko, A.E. Mylenina / under general editorship. Ph.D., prof. L.P. Gresa - D.: Porogy, 2012. - pp. 352-356 - the closest analogue).

Недоліком найближчого аналогу є зниження температур кладки камери спалення на рівні осі пальника до 800-850 "С, а в період "дуття" ця температура може зменшитися до значення, яке менше температури займання природно-доменної суміші (750-780 "С).The disadvantage of the closest analogue is a decrease in the combustion chamber laying temperature at the level of the burner axis to 800-850 "C, and during the "blowing" period, this temperature can decrease to a value that is lower than the ignition temperature of the natural blast furnace mixture (750-780 "C).

Інструкцією по експлуатації повітронагрівачів забороняється зниження температури кладки камери спалення нижче 800 "С. Це може визвати вибухи, так як газ на початку періоду "нагріву" запалюється від нагрітої кладки.According to the operating instructions for air heaters, it is forbidden to reduce the temperature of the masonry of the combustion chamber below 800 "C. This can cause explosions, since the gas at the beginning of the "heating" period is ignited by the heated masonry.

В основу винаходу поставлено задачі: забезпечення безпечних умов експлуатації повітронагрівачів; підвищення стійкості їх кладки під час спалення палива; зниження концентрацій оксидів азоту в продуктах спалення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі спалення палива в доменних повітронагрівачах, який включає на першій стадії спалення газу у нижній зоні камери горіння з коефіцієнтом витрат повітря п-0,80-0,85, а на другій стадії у верхню зону подають вторинне повітря, де допалюються продукти неповногоThe invention is based on the following tasks: ensuring safe operating conditions for air heaters; increasing the stability of their masonry during fuel burning; reduction of concentrations of nitrogen oxides in combustion products. The problem is solved by the fact that in the method of burning fuel in blast furnace air heaters, which includes gas burning in the lower zone of the combustion chamber at the first stage with an air consumption coefficient of n-0.80-0.85, and secondary air is supplied to the upper zone in the second stage , where incomplete products are burned

Зо спалення першої стадії (друга стадія), згідно з винаходом протягом 85-90 95 загального часу здійснюють двостадійне спалення, при цьому подача вторинного повітря здійснюють на висоті 0,25-0,30 загальної висоти камери горіння від осі газового пальника, а в період залишкового часу - одностадійне спалення, в кінці якого температура кладки камери горіння на рівні осі газового пальника забезпечується на рівні 920-950 "С.From the combustion of the first stage (second stage), according to the invention, two-stage combustion is carried out during 85-90 95 of the total time, while the supply of secondary air is carried out at a height of 0.25-0.30 of the total height of the combustion chamber from the axis of the gas burner, and during of the remaining time - single-stage combustion, at the end of which the temperature of the combustion chamber masonry at the level of the axis of the gas burner is ensured at the level of 920-950 "C.

Причинно-наслідковий зв'язок між основними співвідношеннями часу спалення газу на першій стадії, температур кладки камери горіння та місця подачі вторинного повітря полягає у наступному: час використання двостадійного спалення газу складає 85-90 95 від загального часу спалення палива, якщо цей час буде менше 85 95, то це призведе до збільшення валових викидів оксидів азоту, якщо ж цей час буде більше 90 95, то значно зменшиться температура кладки камери горіння.The cause-and-effect relationship between the main relationships of the time of gas combustion in the first stage, the temperature of the combustion chamber and the location of the secondary air supply is as follows: the time of using two-stage gas combustion is 85-90 95 of the total time of fuel combustion, if this time is less 85 95, then this will lead to an increase in gross emissions of nitrogen oxides, if this time is more than 90 95, then the combustion chamber laying temperature will decrease significantly.

Температура кладки камери горіння на рівні осі газового пальника складає 920-950 "С. Якщо ця температура буде нижче 920 "С, то в період "дуття" вона може знизитися до значення температур, яке менше температури запалення газу, якщо ця температура буде більше 950 "С, то це призведе до збільшення часу використання двостадійного спалення газу.The temperature of the combustion chamber lining at the level of the axis of the gas burner is 920-950 "C. If this temperature is below 920 "C, then during the "blowing" period it can decrease to a temperature value that is lower than the gas ignition temperature, if this temperature is higher than 950 "C, then this will lead to an increase in the time of using two-stage gas combustion.

Місце подачі вторинного повітря здійснюється на висоті 0,25-0,30 загальної висоти камери горіння (Нвтпов - 0,25-0,30 Нкс) від осі газового пальника. Якщо Нвтлов«Нкс, то зменшиться ефективність використання двостадійного спалення (збільшиться концентрація оксидів азоту, так як процес горіння на першій стадії ще не закінчився, якщо ж Невт.лов?Нкос, то процес горіння на другій стадії може не закінчитися в межах камери спалення.The place of secondary air supply is carried out at a height of 0.25-0.30 of the total height of the combustion chamber (Nvtpov - 0.25-0.30 Nks) from the axis of the gas burner. If Nvtlov«Nks, then the efficiency of using two-stage combustion will decrease (the concentration of nitrogen oxides will increase, since the combustion process in the first stage has not yet ended, but if Nevt.lov?Nkos, then the combustion process in the second stage may not end within the combustion chamber.

На кресленні представлена схема двостадійного спалення палива в доменних повітронагрівачах, де: 1 - пальник; 2 - газопровід; З - вентилятор; 4 - трубопровід повітря; 5 - штуцер; 6 - камера горіння; 7 - насадка.The drawing shows a two-stage fuel combustion scheme in blast furnace air heaters, where: 1 - burner; 2 - gas pipeline; C - fan; 4 - air pipeline; 5 - fitting; 6 - combustion chamber; 7 - nozzle.

Система двостадійного спалення палива працює наступним чином. В пальник через газопровід 2 подається необхідна кількість газу, а повітря горіння за допомогою вентилятора З утворює загальний потік, який ділиться на два потоки: основний, який направляється в пальник 1 у кількості, що забезпечує спалення газу з недопалом з коефіцієнтом витрат повітря п--0,80- 0,85. При цьому температура продуктів спалення не буде перевищувати 1150 "С, що призведе до зниження концентрацій оксидів азоту та покращення умов служби вогнетривів камери спалення; залишок повітря (вторинне повітря) по трубопроводу 4 через штуцер 5 подається в бо камеру горіння 6. Відстань між віссю пальника і штуцером 5 складає 0,25-0,30 від загальної висоти камери горіння, що забезпечує горіння палива на першій стадії. Вище штуцера 5 у камері горіння здійснюється допалення продуктів неповного спалення газу за рахунок вторинного повітря з коефіцієнтом витрат повітря п-1,05-1,10. При цьому температура продуктів спалення збільшується до заданого рівня (1300-1350 "С). Далі продукти спалення попадають в насадку 7, які її нагрівають.The two-stage fuel combustion system works as follows. The required amount of gas is supplied to the burner through the gas pipe 2, and the combustion air with the help of the fan C forms a common flow, which is divided into two flows: the main flow, which is sent to the burner 1 in an amount that ensures the combustion of gas with underburning with an air consumption coefficient n-- 0.80-0.85. At the same time, the temperature of the combustion products will not exceed 1150 "C, which will lead to a decrease in the concentration of nitrogen oxides and an improvement in the service conditions of the refractories of the combustion chamber; the remaining air (secondary air) through the pipeline 4 through the fitting 5 is fed into the combustion chamber 6. The distance between the axis of the burner and fitting 5 is 0.25-0.30 of the total height of the combustion chamber, which ensures fuel combustion at the first stage. Above fitting 5 in the combustion chamber, the products of incomplete combustion of gas are re-combusted due to secondary air with an air consumption coefficient of n-1.05 -1.10. At the same time, the temperature of combustion products increases to a given level (1300-1350 "С). Further, the combustion products enter the nozzle 7, which heats it up.

Така система спалення дозволяє: безпечно експлуатувати повітронагрівачі за рахунок збільшення температури кладки камери горіння на рівні осі газового пальника до 920-950 С, яка дозволяє гарантовано спалювати усе паливо у камері горіння доменного повітронагрівача; збільшити термін експлуатації розподільчий стінки у повітронагрівачі та знизити концентрацію оксидів азоту у продуктах згоряння за рахунок більш рівномірного розподілу температур у камері горіння.Such a combustion system allows: safe operation of air heaters by increasing the temperature of the combustion chamber lining at the level of the gas burner axis to 920-950 C, which allows guaranteed burning of all fuel in the combustion chamber of the blast furnace air heater; increase the service life of the distribution wall in the air heater and reduce the concentration of nitrogen oxides in the combustion products due to a more even distribution of temperatures in the combustion chamber.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION Спосіб спалення палива в доменних повітронагрівачах, який включає на першій стадії спалення газу у нижній зоні камери горіння з коефіцієнтом витрат повітря п-0,80-0,85, а на другій стадії у верхню зону подають вторинне повітря, де допалюють продукти неповного спалення першої стадії, який відрізняється тим, що протягом 85-90 95 загального часу здійснюють двостадійне спалення, при цьому подачу вторинного повітря здійснюють на висоті 0,25-0,30 загальної висоти камери горіння від осі газового пальника, а в період залишкового часу - одностадійне спалення, в кінці якого температуру кладки камери горіння на рівні осі газового пальника забезпечують на рівні 920-950 "С.The method of fuel combustion in blast furnace air heaters, which includes, at the first stage, gas combustion in the lower zone of the combustion chamber with an air consumption coefficient of n-0.80-0.85, and at the second stage, secondary air is supplied to the upper zone, where the products of incomplete combustion of the first stage, which is distinguished by the fact that during 85-90 95 of the total time two-stage combustion is carried out, while the supply of secondary air is carried out at a height of 0.25-0.30 of the total height of the combustion chamber from the axis of the gas burner, and during the remaining time - one-stage combustion , at the end of which the temperature of the laying of the combustion chamber at the level of the axis of the gas burner is provided at the level of 920-950 "С.