Григорьев Александр

аспирант

Научный руководитель, к.т.н., доцент Кологривов М.М.

Одесская национальная академия пищевых технологий

г. Одесса

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОТЫ ЗАЖИГАТЕЛЬНО-ДЕЖУРНЫХ ГОРЕЛОК ФАКЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

При работе коксохимических, доменных, ферросплавных и сталеплавильных производств выделяется большое количество низкокалорийных газов. К таким газам относят доменный, феррогаз, генераторный и другие [1].  Состав некоторых из них приведен в табл. 1.

Таблица 1 – Объёмный состав  компонентов сбросных газов

Часть образовавшихся низкокалорийных газов используют в сопутствующих производствах, а оставшуюся большую часть газов сжигают на факельных установках.  Продукты сгорания сбрасывают в атмосферу.

Для устойчивого горения низкокалорийных газов в факеле применяют специальные зажигательно-дежурные горелки. В большинстве таких горелок для сжигания используют природный газ. Таким способом постоянно поддерживается температура  на срезе факельной установки большая, чем температура самовоспламенения сбросных низкокалорийных газов.

Продукты сгорания низкокалорийных газов, которые содержат большое количество вредного углекислого газа, дополняются сжиганием природного газа. Этот эффект, на наш взгляд, приносит заметный экологический вред.

Примером нерационального использования природного газа является применение его в зажигательно-дежурных горелках факельных установок  доменных и ферросплавных производств [2]. При работе одной факельной установки ориентировочно сжигается 400 м³ природного газа в сутки, и столько же углекислого газа  дополнительно выделяется в атмосферу [3].

Экологически безопасной технологией будет работа зажигательно-дежурных горелок только на низкокалорийных сбросных газах без дополнительного использования природного газа. Представляется целесообразным разработать зажигательно-дежурную горелку без частичного или полного дополнительного применения природного газа.

При создании конструкции зажигательно-дежурной горелки необходимо учитывать следующие  условия:

– химический состав и теплотворную способность сбросных газов;

– скорость истечения сбросных газов из трубы на факельной установке;

– давление сбросных газов  в трубе факельной установки;

– влажность и запыленность газов;

– скорость ветра в месте установки  зажигательно-дежурной горелки;

– температуру окружающей среды, в месте установки  горелки;

Анализ условий обосновал возможность создания эффективной  эжекционной запально-дежурной горелки, которая работает без дополнительной подачи природного газа.

По результатам лабораторных исследований была разработана такая оригинальная опытно-промышленная зажигательно-дежурная горелка для факельных установок [4].

Горелка работает при  наличии горючих компонентов (углекислого газа СО, водорода Н и углеводородов С_mН_n) в сбросном газе свыше 40%, его высокой влажности после мокрой очистки и запыленности.

Скорость истечения газов на  трубах  факельных установок V_c.г. =25..100 м/с.  При этом скорость истечения горящей газовоздушной смеси из насадки зажигательно-дежурной горелки V_з.г. должна быть достаточно близкой к скорости истечения сбросных газов – V_с.г. В противном случае работа горелки будет неэффективной при возможном отрыве пламени факела.

В сбросных газах согласно табл. 1 основной горючий компонент СО. Горелка обеспечивает качественное его сжигание. Работа факельной установки   характеризуется высокими экологическими показателями.

Выход вредных NO_х  в рассматриваемом случае значительно ниже, т. к. температура горения сбросных газов ниже, чем на аналогичных горелках с применением природного газа.

Испытания опытно-промышленной горелки УГБ-3-100 на Краматорском ферросплавном заводе показали стабильное, устойчивое горение факела и надежный розжиг на низкокалорийных газах (доменный и феррогаз).

Литература

1. Старк С.Б., Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве. Учебник для вузов [Текст]/ Старк С.Б // Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1990. – 400 с.

2. Металлургические печи. Теория и расчеты [Текст]: Учебник. В 2 т.  Т.1 / В. И. Губинский [и др.]; под общ. ред. В. И. Тимошпольского, В.И. Губинского. – Минск: Белорус. наука, 2007. – 596 с.

3. Котли-утилізатори. Навчальний посібник[Текст] / М.М. Кологривов, Т.А. Сагала, В.П. Бузовський: Одеська національна академія харчових технологій. – Одеса: ФОП Бондаренко М.О., 2015. – 84 с.

4. Патент 103475 UA , МПК  F23D 14/24 (2006.01); F23D 14/46 (2006.01) Газовий пальник [Текст] / Григор’єв О.А. – № a201505972; заявл.17.06.2015; опубл.25.12.2015, Бюл. №24, 2015р.