Устройство для сжигания жидкого топлива

Полезная модель относится к устройствам для сжигания жидкого топлива и обводненных мазутов с последующей утилизацией тепла уходящих продуктов сгорания в топливоиспользующих агрегатах, например, в котлах и трубчатых печах, и может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и нефтегазовой промышленности.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива в виде эмульсий, содержащее последовательно соединенные трубопровод подачи нефтепродукта, фильтр, насос, диспергатор с паровым подогревателем, форсунку, топку, теплоиспользующий агрегат и дымовую трубу, соединенную с агрегатом через дымоход (Иванов В.М. «Топливные эмульсии», М. 1982, 216 с).
Устройство работает следующим образом. Жидкое топливо по подающему трубопроводу поступает в фильтр, где оно проходит очистку от механических примесей, и затем насосом подается в диспергатор, оборудованный мешалками и паровым подогревателем в котором оно диспергируется и подогревается острым паром. Приготовленная таким образом эмульсия подается в топку теплоиспользующего агрегата с последующим распылением ее и сжиганием при помощи форсунки, продукты сгорания удаляются из агрегата в дымовую трубу через дымоход.
Недостатками данного устройства является низкая эффективность сжигания жидкого топлива и повышенные выбросы оксидов азота при его сжигании. Это обусловлено тем, что подогрев жидкого топлива осуществляется острым паром, в результате чего происходит значительное обводнение жидкого топлива, создающие трудности в его сжигании, что приводит к низкой эффективности горения жидкого топлива. Кроме того, сжигание жидкого топлива происходит при достаточно высокой температуре, достигаемой в зоне горения, что приводит к повышенному выбросу оксидов азота, тем самым экологическая эффективность устройства значительно снижается.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является устройство для сжигания жидкого топлива (Патент на полезную модель №31990 РФ, МПК B01F 3/06. Устройство для сжигания жидкого топлива/В.Д. Катин, И.В. Вольхин. - №2003111684; Заявлено 25.04.2003; Опубл. 10.09.2003, бюл. №25.)
Устройство для сжигания жидкого топлива содержит последовательно соединенные трубопровод подачи жидкого топлива, фильтр, установленный на трубопроводе для удаления из жидкого топлива механических примесей, насос для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу, диспергатор, теплоиспользующий агрегат с форсункой и топкой, дымовую трубу, соединенную через дымоход с теплоиспользующий агрегатом, участок трубопровода подачи жидкого топлива, примыкающий к теплоиспользующему агрегату, проложенный в канале дымохода.
Устройство работает следующим образом. Жидкое топливо по подающему трубопроводу при помощи насоса направляют в фильтр. В фильтре жидкое топливо очищают от механических примесей и далее направляют по участку трубопровода, проложенному в канале дымохода (длиной от 50 м до 100 м) где подогревают до необходимой температуры за счет теплоты дымовых газов, уходящих из теплоиспользующего агрегата через дымоход в дымовую трубу и далее в атмосферу. Подогретый обводненный мазут направляют в диспергатор, в котором из него приготавливают однородную эмульсию, которую подают в форсунку, где происходит распыление и сжигание эмульсии в топке агрегата.
Устройство позволяет подогревать жидкое топливо до необходимой температуры за счет утилизации тепла продуктов сгорания, удаляемых из агрегата через дымоход в дымовую трубу, что значительно уменьшает его обводнение и повышает качество сжигания жидкого топлива.
Недостатком данного устройства является его низкая экологическая эффективность за счет повышенного выброса оксидов азота в атмосферу. Согласно термическому механизму выбросы оксидов азота в основном определяются максимальной температурой горения в топочном пространстве, поэтому достигаемая высокая температура в зоне горения приводит к повышенному выбросу в атмосферу оксидов азота при сжигании водомазутной эмульсии. Кроме того, концентрация реагирующих веществ (азота и кислорода) в зоне горения значительно высока, что также приводит к повышенному выбросу оксидов азота, в результате чего снижается экологическая эффективность устройства.
Технической задачей предлагаемого решения является повышение экологической эффективности сжигания жидкого топлива в устройстве.
Для решения поставленной задачи в устройстве для сжигания жидкого топлива, содержащем последовательно соединенные трубопровод подачи жидкого топлива, фильтр, установленный на трубопроводе для удаления из жидкого топлива механических примесей, насос для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу, диспергатор, теплоиспользующий агрегат с форсункой и топкой, дымовую трубу, соединенную через дымоход с теплоиспользующим агрегатом, участок трубопровода подачи жидкого топлива, примыкающий к теплоиспользующему агрегату, проложенный в канале дымохода, согласно полезной модели дополнительно снабжено трубой с распылителем впрыска пара в зону горения жидкого топлива, установленной в топке теплоиспользующего агрегата.
Признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, согласно полезной модели, является то, что устройство дополнительно снабжено трубой с распылителем впрыска пара в зону горения жидкого топлива, установленной в топке теплоиспользующего агрегата.
Благодаря указанному отличительному признаку существенно повышается экологическая эффективность сжигания жидкого топлива. Это обусловлено тем, что впрыск пара в зону горения жидкого топлива, в которой достигается максимальная температура горения приводит к ее снижению и сокращению выбросов термических оксидов азота. Кроме того, впрыск пара позволяет эффективно подавлять образование оксида углерода, сажи и углеводородов в зоне горения за счет увеличения их скорости выгорания вследствие повышения концентрации радикалов H и ОН, образуемых при диссоциации водяного пара. Это существенно повышает экологическую эффективность предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство для сжигания жидкого топлива иллюстрируется на фиг.
Устройство содержит теплоиспользующий агрегат 1 с форсункой 2 и топкой 3, дымовую трубу 4, соединенную через дымоход 5 с агрегатом 1, трубопровод подачи жидкого топлива 6, диспергатор 7, расположенный на трубопроводе 6 перед форсункой 2, насос 8 для перекачивания жидкого топлива по трубопроводу 6, фильтр 9 для удаления механических примесей, установленный на трубопроводе подачи жидкого топлива 6 перед насосом 8, участок трубопровода 6, проложенный в канале дымохода 5, трубу 10 с распылителем 11 пара, впрыскиваемого в зону горения жидкого топлива, установленную в топке 3 теплоиспользующего агрегата 1.
Устройство работает следующим образом.
Жидкое топливо по трубопроводу подачи 6 направляют в фильтр 9, где его очищают от механических примесей, и далее при помощи насоса 8 направляют по участку трубопровода 6, проложенному в канале дымохода 5 (длиной 50-100 м), где его нагревают до необходимой температуры за счет тепла дымовых газов, уходящих из агрегата 1 через дымоход 5 в дымовую трубу 4. Подогретое жидкое топливо поступает в диспергатор 7, в котором из него приготовляют однородную эмульсию, подаваемую в форсунку 2, где происходит распыление и сжигание эмульсии в топке 3 агрегата 1. Пар через трубу 10 с распылителем 11 впрыскивают в зону горения жидкого топлива, и температура горения существенно снижается, что приводит к сокращению выбросов термических оксидов азота. Это, в свою очередь, значительно повышает экологическую эффективность предлагаемого устройства.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит обеспечить снижение образования токсичных оксидов азота на 10-15% при сжигании жидкого топлива и сократить выбросы продуктов неполного горения, например, оксида углерода, углеводородов и сажи.