CS254582B1

CS254582B1 - A method for increasing the thermal energy transfer of a combusted fuel breed

Info

Publication number: CS254582B1
Application number: CS86510A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mitera; Jaromir Novak; Jiri Mostecky; Miroslav Focht; Jan Svoboda; Petr Chrudimsky; Zdenek Partyngal; Lubomir Nedved; Frantisek Hammerbauer
Original assignee: Jiri Mitera; Jaromir Novak; Jiri Mostecky; Miroslav Focht; Jan Svoboda; Petr Chrudimsky; Zdenek Partyngal; Lubomir Nedved; Frantisek Hammerbauer
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1986-01-23
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS51086A1

Abstract

Způsob zvýšení přenosu tepelné energie plamene spalovaného paliva radiací přídavkem organických sloučenin spočívá v tom, že se do spalovaného plynu přidává kapalná směs organických sloučenin aromatického charakteru s poměrem počtu atomů uhlíku a vodíku v molekule v rozmezí 0,7 až 1,5:1, obsahující maximálně 5 % hmot. síry a maximálně 10“4 % hmot. těžkých kovů, v množství 0,5 až 50 % kalorické hodnoty spalovaného plynu, která se zahřeje na teplotu 1 700 až 2 400 °C v prostředí plamene spalovaného plynu, rozlož! na částice pevného a plynného skupenství, přičemž pevné částice emitují zářeni vlnových délek nad 400 nm.The method of increasing the thermal energy transfer of a flame of a combusted fuel by radiation by adding organic compounds consists in adding to the combusted gas a liquid mixture of aromatic organic compounds with a ratio of the number of carbon and hydrogen atoms in the molecule in the range of 0.7 to 1.5:1, containing a maximum of 5% by weight of sulfur and a maximum of 10"4% by weight of heavy metals, in an amount of 0.5 to 50% of the calorific value of the combusted gas, which is heated to a temperature of 1,700 to 2,400 °C in the environment of the combusted gas flame, decomposed into solid and gaseous particles, with the solid particles emitting radiation of wavelengths above 400 nm.

Description

Vynález se týká způsobu zvýšení přenosu tepelné energie plamene spalovaného paliva, plynů, zejména při spalování zemního plynu nebo svítiplynu z plamene na stěny reaktoru, vany nebo jiného ohřívaného tělesa.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for increasing the thermal energy transfer of a flame of combusted fuel, gases, particularly in the combustion of natural gas or coal gas from a flame to the walls of a reactor, bath or other heated element.

Při spalování plynu je směs vzduchu a plynu přiváděna do zóny zvýšené teploty, kde dochází k oxidaci molekul plynu na kysličníky uhlíku a vody, za současného vývinu tepelné a světelné energie. Celý proces spalováni plynu je dále charakterizován silným prouděním spalin a přenos tepla vzniklého oxidaci paliva ke stěnám reaktoru konvekcí je tedy limitován. Významným faktorem pro lepší využití energie paliva se stává přenos energie radiací.In gas combustion, the air / gas mixture is fed to an elevated temperature zone where the gas molecules are oxidized to carbon and water oxides while producing thermal and light energy. The entire gas combustion process is further characterized by a strong flue gas flow, and therefore the transfer of heat generated by oxidation of fuel to the walls of the convection reactor is limited. The transfer of energy by radiation becomes an important factor for better use of fuel energy.

Celková intenzita radiace plamene je úměrná počtu emitujících částic a teplotě plamene.The total intensity of flame radiation is proportional to the number of emitting particles and the temperature of the flame.

Při použití zemníljo plynu nebo svítiplynu jako paliva je omezen počet částic emitujících záření vlnových délek delších než 400 nm, což je záření rozhodující pro přenos tepelné energie radiaci a značné množství energie plamene je tedy v daném systému nevyužito. K účelu zvyšování přenosu tepelné energie plamene spalovaného paliva je dosud znám způsob, při němž se přidávají frakce z destilace ropy, jak je uvedeno například v britském patentovém spise č. 1 158 600 a 1 711 282.When using natural gas or coal gas as a fuel, the number of particles emitting radiation of wavelengths longer than 400 nm is limited, which is the radiation critical for the transmission of thermal energy to radiation, and a significant amount of flame energy is therefore not used in the system. In order to increase the thermal energy transfer of the flame of the combusted fuel, a process is still known in which fractions from petroleum distillation are added, as disclosed, for example, in British Patent Nos. 1,158,600 and 1,711,282.

Do spalovaného paliva se přidává plynné palivo, předem upravené tepelným rozkladem za nepřístupu vzduchu. Tím se vytvoří uhlíkové částice, které jsou pak ve vlastním procesu spalování emisním mediem. Tento způsob vyžaduje speciální přídavné zařízení pro tvorbu uhlíkových Částic. Tento způsob přináší výhodu v částečném zvýšení svítivosti plamene. Tento způsob je však spojen se zvýšeným obsahem síry a těžkých kovů ve spalinách.Gaseous fuel pretreated by thermal decomposition in the absence of air is added to the combusted fuel. This creates carbon particles which are then in the actual combustion process by the emission medium. This method requires a special additional carbon particle formation device. This method has the advantage of partially increasing the luminous intensity of the flame. However, this process is associated with an increased content of sulfur and heavy metals in the flue gas.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob zvýšeni přenosu tepelné energie plamene spalovaného paliva radiací přídavkem organických sloučenin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v.tom, že se do spalovaného plynného paliva přidává kapalná směs organických sloučenin aromatického charakteru s poměrem počtu atomů uhlíku a vodíku v molekule v rozmezí 0,7 až 1,5:1, obsahující -4 maximálně 5 % hmot. síry a maximálně 10 % hmot. těžkých kovů, v množství 0,5 až 50 % kalorické hodnoty spalovaného plynu, která se zahřeje na teplotu 1 700 až 2 400 °C v prostředí plamene spalovaného plynu, rozloží na částice pevného a plynného skupenství, přičemž pevné částice emitují záření vlnových délek nad 400 nm. Ke spalovanému palivu je vhodné přidávat organické sloučeniny, které jsou směsi aromatických uhlovodíků ropného původu nebo směsí vzniklou pyrolýzou-uhlovodíků ropného původu.The aforementioned drawbacks are eliminated by the method of increasing the thermal energy transfer of the flame of the combusted fuel by radiation by the addition of organic compounds according to the invention, which comprises adding a liquid mixture of aromatic organic compounds having a carbon to hydrogen ratio of 0 7 to 1.5: 1, containing -4 at most 5 wt. % sulfur and a maximum of 10 wt. of heavy metals, in the amount of 0.5 to 50% of the calorific value of the combusted gas, which is heated to a temperature of 1700 to 2400 ° C in the flame of the combusted gas, decomposes into particles of solid and gaseous state. 400 nm. It is suitable to add to the combusted fuel organic compounds which are mixtures of aromatic hydrocarbons of petroleum origin or mixtures formed by pyrolysis-hydrocarbons of petroleum origin.

Výhodou způsobu podle vynálezu je tvorba emitujících částic přímo v plameni. Částice se generují z kapalného materiálu definovaného poměrem uhlíku a vodíku. Není třeba přídavné zařízení pro tvorbu těchto částic před vstupem do plamene. Další výhodou způsobu podle vynálezu je, že nevyžaduje náročné konstrukční změny hořáku. Při využití způsobu podle vynálezu je možno snížit spotřebu topného plynu podle druhu hořáku q 2 až 8 %, při současném snížení obsahu síry a těžkých kovů ve spalinách.An advantage of the process according to the invention is the formation of emitting particles directly in the flame. The particles are generated from a liquid material defined by the ratio of carbon to hydrogen. There is no need for an additional device to form these particles before entering the flame. A further advantage of the method according to the invention is that it does not require demanding design changes to the burner. By using the process according to the invention, the consumption of fuel gas according to the type of burner can be reduced by 2 to 8%, while at the same time reducing the sulfur and heavy metals content in the flue gas.

Způsob podle vynálezu je dále vysvětlen v příkladech vedení.The method according to the invention is further explained in the guide examples.

PřikladlHe did

Do hořáku spalujícího zemní plyn v poměru s předehřívaným vzduchem 1:1,1 až 1:1,25 a dosahujícího teploty plamene 2 250 °C v systému ohřívané vany s roztavenou sklovinou byl dávkován plynový pyrolyzní olej hustoty 0,96, viskozity 1,22 oSt při 50 °C, bodu vzplanuti °C s malým obsahem siry a popela. Rychlost dávkování plynového pyrolyzního oleje byla 3 -IGas pyrolysis oil having a density of 0.96, a viscosity of 1.22 was metered into the burner firing natural gas in proportion to the preheated air of 1: 1.1 to 1: 1.25 and reaching a flame temperature of 2,250 ° C in a heated bath with molten glass. oSt at 50 ° C, flash point ° C with low sulfur and ash content. The feed rate of gas pyrolysis oil was 3-I

1 za hodinu, spotřeba zemního plynu cca 500 m .h . Při zachováni teploty ve vaně a kvality skloviny byla přídavkem plynového pyrolyzního oleje plynu snížena o 5 % proti spotřebě bez přídavku.1 per hour, natural gas consumption approx. 500 m / h. While maintaining the bath temperature and the enamel quality, it was reduced by 5% compared to the consumption without addition by the addition of gas pyrolysis gas.

Příklad 2Example 2

Do hořáku spalujícího zemni plyn jako v příkladě 1 byl dávkován předehřátý těžký pyrolyzní olej hustoty 1,084, viskozity 48.10 ®m².s ¹ při 100 °C, bodu vzplanutí 137 °C s malým obsahem siry a popela. Rychlost dávkování byla 18 1 za hodinu. Spotřeba plynu byla snížena o 4 % zachování teploty na vaně a kvality skloviny.Preheated heavy pyrolysis oil having a density of 1.084, a viscosity of 48.10 m ² · s ¹ at 100 ° C, a flash point of 137 ° C with low sulfur and ash content was fed to the natural gas burner as in Example 1. The dosing rate was 18 L per hour. Gas consumption was reduced by 4% maintaining the tank temperature and glass quality.

Příklad 3Example 3

V teplárně spalující zemní plyn byla do hořáku dávkována směs pyrolyzních olejů rychlostí 5 l.hod^-3. Teplota plamene byla 2 100 °C, spotřeba plynu cca 200 m³.hod ³. Při zachování teploty resp. tlaku páry v reaktoru byla spotřeba plynu snížena přídavkem pyrolyzních olejů.A mixture of pyrolysis oils was fed into the burner at a natural gas-fired heating plant at a rate of 5 l.hr ^-3 . The flame temperature was 2100 ° C, gas consumption approx. 200 m ³ .hr ³ . While maintaining the temperature respectively. The vapor pressure in the reactor reduced gas consumption by adding pyrolysis oils.

Vynálezu je možno využít ve všech provozech, kde je používáno spalování plynu za účelem ohřevu reaktorů, van se sklovinou nebo roztaveným kovem, to je v teplárnách, sklárnách, metalurgických závodech, slévárnách, elektrárnách, chemických závodech, potravinářských provozech, pekárnách a podobně.The invention can be used in all plants where gas combustion is used to heat reactors, glass or molten metal tanks, i.e. in heating plants, glassworks, metallurgical plants, foundries, power plants, chemical plants, food processing plants, bakeries and the like.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A method of increasing the thermal energy transfer of a combusted fuel flame by radiation by the addition of organic compounds, characterized in that a liquid mixture of aromatic organic compounds having a carbon to hydrogen ratio in the range of 0.7 to 1.5: 1 is added to the combusted gaseous fuel. , containing by weight not more than 5% sulfur and a maximum of 10 ^"4% by weight. of heavy metals, in an amount of 0.5 to 50% of the calorific value of the combusted gas, which is heated to a temperature of 1700 to 2400 ° C in the flame of the combusted gas.