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燃烧器

作者: 兴罡石化设备| 时间:2017-09-20 16:01:08 | 点击次数:

 一个完整的燃烧器通常包括燃料喷嘴、配风器和燃烧道三部分。
燃料喷嘴是供给燃料并使燃料完成燃烧前准备的部件。燃料油喷嘴的主要任务是使燃料油雾化并形成便于与空气混合的雾化炬。外混式燃料气喷嘴将燃料气分散成细流,并以恰当的角度导入燃烧道,以便与空气良好混合。预混式燃料气喷嘴则使将燃料气和空气均匀混合后供给燃烧的。
配风器的作用是使燃烧空气与燃料良好混合并形成稳定而符合要求的火焰形状。特别是在烧燃料油的情况下,为了保证重质燃料油燃烧良好,除了使之良好雾化外,还必须有良好的配风器,使空气和迅速、完善的混合。尤其是在火焰根部必须保证有足够的空气供应,以避免燃料油受热时因缺氧而裂解,产生黑烟。
燃烧道也称火道,其作用有三:燃烧道耐火材料蓄积的热量为火焰的根部提供了热源,加速燃料油的蒸发和着火,有利于形成稳定的燃烧,这一点对炉膛温度较低的管式炉尤为重要。其次是它能约束空气,迫使其与燃料混合而不致散溢。第三是与配风器一起使气流形成理想的流型。
一、 燃烧器的分类:
1、按燃料形式分:a、气体燃烧器(烧瓦斯)
b、液体燃烧器(烧油)
c、油气联合燃烧器
2、按供风形式分:a、自然供风
b、强制供风
3、按安装位置分:a、底烧
b、侧烧
c、顶烧
d、附墙
气体燃烧器按燃料与空气的混合形式可分为外混式(扩散式),内混式(动力燃烧)两种。
外混式 内混式
优点:不回火,结构简单 缺点:易回火,结构复杂
噪声比较低 噪声大
燃烧温度比较低(NOx低) 燃烧温度比较高(NOx高)
缺点:过剩空气系数高 优点:过剩空气系数低
火焰高度高 火焰高度低
边混合边燃烧,热强度低 热强度高(主要表现在辐射室)
燃油燃烧器按雾化形式分为:
a、 无介质雾化(机械雾化)
b、 有介质雾化:分外混式,内混式(雾化级数多,雾化粒度细,效果好)
二、 燃烧器的技术性能:
1、 在炉型结构、物料物性、燃烧器台数相同时,管式加热炉辐射室的传热量(QR)随火焰高度的降低而增加。辐射室传热量增加,对流室传热量必定下降。由于辐射室炉管平均表面热强度是对流室炉管平均表面热强度的2倍,辐射室传热量增加和对流室传热量下降必然使得全炉炉管平均表面热强度提高。
2、 过剩空气系数与炉子氧含量以及辐射室传热量、炉子热效率的关系:
实际进入炉膛的空气量与理论空气量之比,叫做过剩空气系数。
理论空气系数与炉子氧含量的关系大约可按以下公式进行粗略计算:0.9×0.21(α-1)/ α,例如:过剩空气系数α为1.2的话,则完全燃烧状况下,炉子的氧含量大约为0.9×0.21×(1.2-1)÷1.2=0.0315=3.15%。由此可以看出,过剩空气系数增加,炉子氧含量增加,降低了火焰温度,减少了三原子气体的浓度,降低了辐射热的吸收率,减小了辐射室的传热量,同时也必然降低炉子的热效率。通过测定,在排烟温度、不完全燃烧损失和外壁散热损失不变时,过剩空气系数每降低10%可使炉子热效率提高1~1.5%。但过剩空气系数太小会使燃烧恶化,燃料燃烧不完全,结果将使炉效率降低。燃料不完全燃烧对加热炉热效率的影响大于过剩空气系数对加热炉热效率的影响,采用先进的配风技术,强化燃料与空气的混合,保证燃料完全燃烧是降低过剩空气系数的前提。
一般过剩空气系数大小的理论选取如下:
烧油 1.25
烧低压瓦斯 1.2
烧高压瓦斯 1.15
实际运行过程中,过剩空气系数都要高,一般都在1.25-1.35之间,氧含量在3%-4%之间,这样才能保证充分燃烧。预混合燃烧器的过剩空气系数要低一点,可达1.05。
3、 燃烧器的选用原则:
a、 Q单=1.25×Q炉子总有效负荷/(μ•n)
b、 燃烧器的形状一定要与炉型相匹配:
b.1 圆筒炉 选用圆形油气联合或单烧气燃烧器
b.2 方箱炉 选用扁平(矩形)燃烧器
4、燃烧器的操作弹性:
a、烧燃料油的操作弹性可选为2:1,最大不能超过3:1
b、烧高压燃料气的操作弹性可选为4:1,最大不能超过8:1
c、主烧低压燃料气的操作弹性可选为2:1,最大不能超过3:1
5、高、低压瓦斯的划分范围:
a、高压瓦斯 P>0.05MPa(表)
b、低压瓦斯 P<0.05MPa(表)
6、雾化蒸汽耗量:
a、重质油燃料 0.25kg蒸汽/kg油
b、轻油 0.2 kg蒸汽 /kg油
7、噪声:
距燃烧器1米处噪声小于80dB。自然通风燃烧器单台能量大于50×104kcal/h,必须加装消声设施。
8、排烟中的NOx及SOx含量:
烟气中的NOx含量是一个环保指标,现在已经成为衡量燃烧器性
能优劣的一个主要依据。以烟气NOx中主要以NO为主,180mg/NM3
换算成百分比浓度大约为134ppm。烟气中SOx主要来源于燃料中的
S,它在烟气中的含量是无法人为控制的。
9、对强制供风的燃烧器,除非有特殊的高空气压降要求和备用风机
的条件,否则必须同时在自然通风的条件下满足加热炉正常负荷的
要求,即在设计燃烧器时,必须首先考虑自然供风的条件。
10、燃烧器的安全操作是非常重要的,在以人为本安全生产越来越重
要的今天,每台燃烧器设置长明灯成为必需。长明灯的燃料气管线必
须是单独的,且压力稳定不受主瓦斯调节的影响。
a、 负压炉,燃烧器的长明灯必须用自吸式供风,且风量可以调节。
b、 正压炉,燃烧器长明灯必须有单独的、稳定的供风源(如仪表风),并且有压力显示。另外长明灯最好加装自动点火装置。
三、 燃烧器在使用中的常见故障分析及排除:
1、 燃油燃烧器的故障及处理
1.1滴油
原因:
a、 燃料油预热温度不够
b、 燃料油杂质太多,含泥、渣等不良重质成分
c、 油枪喷头堵塞
处理措施:
a、 卸油枪清扫检查
b、 提高燃料油预热温度
c、 检查和调整油枪安装高度和中心度
1.2点火困难,发生脱火或离焰
原因:
a、 雾化蒸汽过多
b、 一次空气量过多,把火盆砖冷却了
处理措施:
a、 点火时抑制蒸汽量,知道确实点燃后再作调整
b、 自然送风的燃烧器在低负荷下燃烧时,几乎可完全停止供给空气
1.3火道砖积碳
多发生再燃料油含有极重质成分及其他胶质、残渣等成分时,在这种情况下应提高油预热温度。也可能是因为油枪与火道砖的安装位置不符合图纸要求,油喷到火道砖上去了。
1.4火焰冒火星
原因是雾化蒸汽过少或燃烧用空气过多。
1.5火焰过长或过短
火焰过长时,有必要增加一次空气量或增加雾化蒸汽量
火焰过短时,要反而来减少一次空气量或减少雾化蒸汽量
1.6火焰脉动、“喘气”
原因:
a、 喷头结垢了
b、 燃料油中存在水分或异物
c、 每个燃烧器所烧的燃料过少
d、 燃料油含有较多轻组分而被过度地预热,形成蒸汽层
1.7烟囱冒黑烟
a、 雾化蒸汽量不足或蒸汽过湿、过热度不够
b、 过剩空气不足,形成不完全燃烧
c、 燃料油线和蒸汽线在燃烧器上被接反了
2、燃气燃烧器的故障及处理
2.1回火
回火的含义为:气体燃料和预混空气的混合物流出火孔的速度小于火焰传播速度。处理措施:
a、 提高瓦斯压力
b、 对含氢量高的气体燃料只推荐采用外混式(扩散式)燃烧器
2.2脱火
脱火的含义:气体燃料和预混空气的混合物流出火孔的速度大于脱火极限,使燃料气离开喷头一段距离以后才着火。处理措施:
a、 改进燃烧器结构,加设稳燃器
b、 减少一次风量
c、 降低瓦斯压力
2.3熄火
原因:
a、 一次风量过大把火吹灭。处理方法是尽量关小一次风门
b、 瓦斯压力波动
c、 瓦斯中混入液相组分
2.4火焰脉动
原因:
a、 烟囱抽力过小
b、 瓦斯压力波动
c、 空气量不足,应开大烟囱挡板
2.5燃烧器能力不足
原因:
a、 空气量过多
b、 瓦斯流量不足
c、 瓦斯喷孔尺寸过小等
2.6发生二次燃烧
炉子燃烧不完全时烟气中产生CO。烧油时观察火焰即可发现燃烧是否完全;但烧气时即使燃烧不完全火焰也是清澈的颜色,所以难以判断,在尾部烟道、空气预热器等部位CO有可能引起二次燃烧。
产生二次燃烧时应立即快速打开燃烧器的通风挡板或通风装置,如果全开所有风门后空气量仍然不足,则只好减少燃烧器的燃烧量,让炉子降量操作。
四、 燃烧器的技术参数及关键尺寸
1、 燃烧器的技术参数:
1.1燃料气
a、燃料气的组成及含量(即各组分的体积百分数或质量百分数)
b、燃料气的压力
c、燃料气的温度
d、燃料气流量或燃烧器设计负荷
1.2燃料油
a、燃料油的温度
b、燃料油的粘度(最好<6 &ordm;E(35厘汑),不大于10 &ordm;E(60厘汑)
c、燃料油的压力(介质雾化最好在0.5-0.8MPa,机械雾化最好在2MPa以上
d、雾化蒸汽的温度(最好在180℃-250℃之间)
e、雾化蒸汽的压力(最好在0.7-1.0MPa之间)
2、燃烧器的关键尺寸
2.1燃烧器本体
a、中心高(H) 风道水平中心面到炉底板面的垂直距离
b、中心距(L) 风道口平面到燃烧器中心的距离
c、炉底(炉壁、炉顶)开孔尺寸 为了保证安装燃烧器的需要而在炉底(炉壁、炉顶)板上开的合适的孔的尺寸
d、炉板连接尺寸 燃烧器与炉板相连的螺栓在炉板上的位置尺寸
e、风道口连接尺寸 燃烧器进风口与助燃风道连接法兰的规格尺寸
2.2瓦斯枪
a、连接尺寸 瓦斯枪与燃烧器本体相连接的法兰板的规格尺寸
b、有效长度 瓦斯枪法兰板连接面距瓦斯枪头部的距离
c、瓦斯入口型式 主要指燃料气进入瓦斯枪的管线的通径、压力等级,法兰或丝头的规格
2.3油枪
a、连接型式 油枪与燃烧器本体或瓦斯枪相连接的方式、规格尺寸
b、有效长度 油枪连接面距油枪头部的距离
c、入口型式 主要指燃料油或雾化蒸汽进入油枪的管线的通径、压力等级,法兰或丝头的规格
2.4长明灯
a、连接尺寸 长明灯与燃烧器本体相连接的法兰板的规格尺寸
b、有效长度 长明灯法兰板连接面距长明灯头部的距离
c、入口型式 主要指燃料气进入长明灯管线的通径、压力等级,法兰或丝头的规格
五、燃烧器的基本经验计算
1、配风量的估算:
a、燃料气:1×104kcal需15NM3的助燃风
b、燃料油:1×104kcal需14NM3的助燃风
2、常用单位之间的换算:
1MW=86×104kcal/h
1MPa=10kg/cm2=10大气压
绝压(A)=表压(G)+1大气压
1mmH2O柱=10Pa

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