Результат интеллектуальной деятельности: Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа

Изобретение относится к области энергетики и может применяться в аппаратах для плавления базальта с реализацией погружного горения.

Известен способ погружного сжигания, раскрытый в патенте РФ №2699114, МПК F23D 14/22, опубл. 03.09.2019, согласно которому топливо с окислителем подают раздельно, и на выходе из каналов происходит смешение. С помощью предусмотренной в горелке охлаждающей рубашки обеспечивают охлаждение трубок для подачи газа, а также головки горелки путем пропускания охлаждающей жидкости вокруг трубок.

Недостатком данного способа является потеря тепла с охлаждающей жидкостью.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ погружного сжигания (Непрошенко Е.Г., Картавцев С.В. Вопросы энергоресурсосбережения при извлечении железа из руд: Монография. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - Стр. 117-120), заключающийся в сжигании топлива непосредственно в расплаве и водяном охлаждении горелки и пода печи. Охлаждение горелки применяют для «намораживания» равномерного слоя расплава для создания гарниссажа на поверхности огнеупора. Равномерным слоем гарниссажа защищают дутьевую решетку от химического и термического воздействия расплава. Природный газ и окислитель, например, метан и кислород в смеситель подают по коаксиальным трубкам. Кислород подводят по внутренней трубке, метан по внешнему кольцевому зазору.

Недостатком известного способа является потеря значительной части тепла в результате применения водяного охлаждения.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении тепловой экономичности плавильной печи.

Технический результат заключается в минимизации расхода природного газа.

Это достигается тем, что в известном способе погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа, заключающемся в раздельной подаче природного газа и окислителя в горелке, нагреве природного газа от стенок отверстия до температуры разложения на водород и углерод, горении выходящих компонентов, образовании в процессе горения тепла, согласно изобретению, компоненты горения нагревают с помощью футеровки пода печи, тем самым образованное тепло возвращают в плавильную печь через перфорацию пода печи, при этом выходящие компоненты начинают гореть непосредственно на выходе из горелки и продолжают гореть в расплаве, причем на выходе из горелки получают высокоэффективное топливо в виде сажеводородной смеси.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема расположения горелок, а на фиг. 2 приведен общий вид горелки.

Общий вид горелки содержит футеровку пода плавильной печи 1 с перфорацией, в которую установлены горелки, выполненные в виде концентрически расположенных трубы подачи природного газа 2 и трубы подачи окислителя 3. Горелка выполнена такой длиной, чтобы природный газ достигал температуры разложения на выходе из горелки.

Способ погружного сжигания топлива и окислителя в плавильных печах барботажного типа осуществляется следующим образом.

Природный газ подают по трубе 2. Природный газ нагревается от стенок отверстия и на выходе в результате термического разложения образуется сажеводородная смесь. По трубе 3 подают окислитель, который нагревается за счет природного газа. Горение выходящих компонентов происходит непосредственно на выходе из горелки. Образованное в процессе горения тепло возвращают в плавильную печь через перфорацию пода плавильной печи 1 за счет нагрева компонентов горения.

В заявляемом способе охлаждение горелки и пода печи осуществляют за счет подаваемого топлива и окислителя, которые воспринимают теплоту, уходящую через теплоизоляцию пода печи.

Использование изобретения позволяет минимизировать расход природного газа путем возврата тепла в реактор за счет подогрева природного газа и окислителя, подаваемого на горение, кроме того снизить выбросы вредных веществ (продуктов горения), снизить потребление объемов воздуха, идущего на горение, а значит и снизить потребление электроэнергии, необходимой для нагнетания (подачи) воздуха, а также обеспечить высокое качество нагрева (равномерное по высоте).