| 大能量高強生物質燃燒機 |
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價格：16000 元(人民幣) | 產地：河南鄭州 |
| 最少起訂量：1臺 | 發貨地：河南鄭州 | |
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鄭州達冠節能環保設備有限公司
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大能量高強生物質燃燒機 本文敘述了發展大能量高強生物質燃燒機的必要性及其先點。它可提高爐管平均熱強度，降低造價；降低過剩空氣量，節約燃料；減少大氣污染，降低噪聲等。介紹了高強生物質燃燒機的原理和結構，并附有系列尺寸，可供設計參考。 大能量高強生物質燃燒機是高度強化燃燒的生物質燃燒爐。它能適應煉油廠管式加熱爐目前的發展方向：大型化、高效率、低污染、低噪聲、自動化和燒劣質燃料等。 現代煉油廠管式加熱爐越來越大型化了。國外已有1億千卡／時，甚至有2.4億千卡／時的加熱爐投入運轉。國內設計的常減壓催化聯合加熱爐，已達0.8億千卡／時。如此大型化的加熱爐，再用原來普遍使用的小能量（≤300萬千卡／時）生物質燃燒機顯然是不合適的。定大。因此在設計和制造焊接結構時應該了解和掌握各種材料的特點，針對產品要求和使用條件來合理地選用材料和制訂工藝。例如對于一些要求消除應力處理的厚壁高壓容器需要考慮再熱裂紋問題，對一些具有角焊縫的厚板大型結構，要考慮層狀撕裂問題，對一些碳、疏含量偏高或有嚴重偏析的材料就要考慮熱裂紋間題。 此外，在設計和制造焊接結構時除了必須考慮到材料本身的可焊性外，焊接內應力也是一個非常重要的問題。焊接接頭內的一些缺陷和使用性能，如各種各樣的裂紋，應力腐蝕和焊接結構的脆性破壞等都與內應力有關。影響焊接內應力大小的因素很多，從結構設計方面來考慮，焊縫分布、接頭型式、坡口大小、角焊縫的焊腳大小和焊縫強度的選擇等都對內應力有很大影響。有時單純從強度出發認為加 大焊腳，提高焊條的強度級別總是比較安全可靠的，但實際上這樣卻加大了內應力，不l侖從缺陷的角度出發還是從接頭使用性能的角度出發都是不利的，它可能影響到焊接結構安全的使用性。在設計時必須對這些問題加以全面考慮，有時寧可犧牲一些強度而來保證結構的其它要求。從制造T藝來說，裝配質量，焊接次序和悍接規范等也都對焊后內應力r『很大的影響。因此不僅在制訂工藝時要考慮到這些問題，而在施工過程中對這些工藝規程更必須嚴格遵守。 這樣多的生物質燃燒機，在其布置和操作維護方面都是很困難的，更不用說實現燃料一空氣自動比例調節了。因此要求用于大型化加熱爐的生物質燃燒爐必須是大能量的。 目前國外煉油廠管式加熱爐用的大能量生物質燃燒機，最大發熱量已達5700萬千卡／時。但它不是高強生物質燃燒機。國外煉油廠加熱爐采用的大能量高強生物質燃燒機發熱量一般在500～1500萬千卡／時的范圍內。煉油廠管式加熱爐的用途是加熱油品，如果局部過熱會引起油品變質或結焦，縮短操作周期，甚至燒壞爐管，造成事故。因此它要求：火焰形狀穩定，剛直有力；火焰離爐管應有足夠的距離，更不允許火焰舔著爐管。況且，煉油廠管式加熱爐的大型化不應該是現有加熱爐的簡單放大和堆砌，它應該具有更高的平均熱強度，更高的熱效率和盡可能小的體積。從這些要求出發，大型化的加熱爐所用的生物質燃燒爐，不僅應該是大能量的，而且還應該是高度強化燃燒的。 一、高強生物質燃燒機的優點1．提高爐管平均熱強度，降低造價對于一定的發熱量，燃燒速率越高，火焰就越小。高強生物質燃燒機的燃燒速率一般比自然通風生物質燃燒機高10一15倍(1)。如此高度 強化的燃燒，再加上有些高強生物質燃燒機出口設計成收縮型，必然會產生很高的出口流速。有些特殊用途的高強生物質燃燒機，出口流速高達460米／秒左右[2]。生物質燃燒機的高出口流速在爐膛內起到射流作用，造成強烈的爐內煙氣循環，使爐膛溫度和爐管表面熱強度的分布都很均勻。 對于煉油廠管式加熱爐來說，輻射爐管面平均熱強度是一個極為重要的參數。平均熱強度高，所需爐管就少，爐子體積小，總投資也就少。但是，平均熱強度不是隨便選取的，它受許多條件的約束，如爐管金屬的允許使用溫度、被加熱油品的裂解傾向、爐管表面熱強度分布的均勻性等。在前兩個條件相同的情況下，爐管表面熱強度分布越均勻，平均熱強度也就越高。 爐管表面熱強度分布的不均勻性包括沿管長和管子圓周的不均勻性兩個方面。采用自然通風生物質燃燒機的爐膛煙氣擾動不好，其傳熱主要是靠火焰輻射、煙氣中的三原子氣體輻射和自然對流來完成的。因此，爐管表面熱強度無論是沿管長還是沿管子圓周都極不均勻。一股的強制通風生物質燃燒機雖然比自然通風的好一些，但仍很不理想，采用高強生物質燃燒機時爐膛煙氣被強烈擾動，傳熱主要是靠溫度高而均勻的煙氣輻射和強迫對流來完成的，火焰輻射的分額相對地減少很多，因此其爐管表面熱強度分布非常均勻。文獻介紹了在同一臺雙室立式管式爐內采用一般強制通風生物質燃燒機和高強生物質燃燒機所實測的熱強度分布曲線，如圖3所示。從圖3a中可以看出，采用一般強制通風生物質燃燒機得到的爐管熱強度仍很不均勻。為了保證高值處爐管不被燒壞，油品不會裂解和結焦，只能將平均熱強度取得很低，這就使爐管有效利用率降低，爐子體積增大，總投資增加。而采用高強生物質燃燒機所得到的爐管表面熱強度卻非常均勻，如圖3b所示。這就能將平均強度取得很高仍不會造成高值處爐管燒壞或品結焦，從而大大提高了爐管有效利用率，減少了爐子總投資。文獻[1]認為，采用高強生物質燃燒機，對于新建加熱爐可以減25%的投資，對于已建的爐子則能相應提高處理能力25%。 封和改進生物質燃燒機性能來解決。就生物質燃燒機本身需要的過剩空氣而言，自然通風一般需要30～50%的過剩空氣，設計和操作維修好的，也需要20～30%的過剩空氣。因為自然通風空氣的動能小，燃料和空氣泥合很差，若過剩空氣太少，則會產生不完全燃燒，對提高效率反而不利。即使是一般的強制通風生物質燃燒機，其生物質燃燒機前的風壓，也只有25毫米水柱左右。由于其空氣動能不夠大，要達到完全燃燒也必須有10～15%的過剩空氣。高強生物質燃燒機一般都采用較高的風壓(150～450毫米水柱)供風，并且一般都有預燃筒約束空氣，使之不會散逸于爐膛，因此它可以在≤5%的過剩空氣下完全燃燒。假定排煙溫度為400℃，則過剩空氣量為5%的高強生物質燃燒爐比過剩空氣量是30%的自然通風生物質燃燒機可提高效率4%。排煙溫度為200℃時，仍能提高效率2%。僅就這一點而論，高強生物質燃燒爐帶來的經濟收益也是顯著的。如一臺燃燒發熱量為2160萬千卡／時的加熱爐。 2．降低過剩空氣量，節約燃料油 影響加熱爐效率的主要因素是排煙溫度和過剩空氣量。排煙溫度的降低是由增加傳熱而積和引入冷源（冷進料、冷空氣和冷水等）來解決的。而過剩空氣量則靠爐殼的密高強生物質燃燒機所需鼓風機耗電每小時約22度。以每度電折合0.3公斤油計算，效率提高4%，每年可節約燃料油(2160×4%-22x0.3)×8000/1000= 635.2噸（每公斤燃料油的熱值按1萬千卡計）。效率提高2%，每年仍能節約燃料油（2160×2%- 22×0.3）×8000／1000=291.2噸。 3．減少大氣污染，減輕爐管積灰和腐蝕 低過剩空氣燃燒（或稱低 氧燃燒）在減少大氣污染，減輕爐管積灰和減輕低溫和高溫腐蝕方面的作用也是相當明顯的。 在燃燒過程中，硫被氧化成S02。在可以得到足夠的空氣時，它進一步氧化成SO：，。煙氣中SO：，和0z濃度的關系示于圖4[3]。 燃料油中的釩在過剩空氣較低的情況下，絕大部分生成高熔點(1967℃)的V204，它不會在管子表面形成堅硬的沉積物，也沒有腐蝕，因此它基本上是無害的。但在過剩空氣量較多時，則生成低熔點(800℃)的Vzoo。它常和鈉結合在一起，混合成低熔混合物沉積在爐管上，造成熱阻，減少傳熱，降低爐子效率，同時造成高溫硫一釩腐蝕。 早在六十年代初，德國首先用實驗方法證明了低過剩空氣燃燒在減少污染方面的優點。圖5表示爐管積灰與過剩空氣的關系[4]。從圖中可以看出，過剩空氣量在3%時是個臨界點。當過剩空氣量超過3%時，爐管積灰迅速增加。 關于NO．的污染問題，從化學動力學觀點來看，NO．的生成主要取決于溫度，其次才取決于氧濃度。當過剩空氣減少時，火焰溫度井高，生成的NO．應增加。但是，加拿大海灣石油公司的試驗數據[4]表明，煙氣中NO．的濃度隨過剩空氣的減少而減少，見表1。文獻[5]也指出：高強生物質燃燒機初期的N0．數據表明，它可能比相等發熱量的然通風生物質燃燒機低。關于這種反常現象，文獻 [4，5，6，7]均未作出令人信服的解釋。 表1的數據還表明，在低過剩空氣（曳5%）下燃燒，煙氣中的SO。和微粒含量均很小（SO。僅4～11 ppm V／Y，微粒儀0 .18～0.3克／米3煙氣），而危害較小的NOz含量卻很高(760～1232 ppm v/v)。 此外，低過剩空氣燃燒的煙氣中，三原子氣體(C02和水蒸汽)的含量比高過剩空時高，而氣體輻射主要是靠三原子氣體，這對輻射傳熱顯然是有利的。 低過剩空氣燃燒有如此多的好處，引起了人們的極大重視。但對于自然通風和一般制通風生物質燃燒機來說，即使人們付出極大的努力來改進它們的結構，仍不能達到理想的效果。只有在高強生物質燃燒機問世之后，在如此低(≤5%)的過剩空氣下完全燃燒才能變成現實。 4．降低噪音，燃料范圍寬廣 生物質燃燒機是煉油廠主要噪聲源之一。沒有隔聲罩的自然通風生物質燃燒機，噪聲級一般是100～110分貝(A聲級)。高強生物質燃燒機的噪聲級與一般強制通風生物質燃燒機的相似，比等量的自然通風生物質燃燒機低15—20分貝（A聲級）。 高強生物質燃燒機的另一個優點，是它能燒寬范圍的燃料：從高壓高熱值的煉廠氣到低壓低熱值的廢氣；從極輕的汽油到極重的渣油、瀝青甚至泥煤。這一點對現代煉油廠也是很有意義的。因為石油深度加工的結果是殘渣油越來越重，同時還產生一些低壓低熱廢氣，達些燃料用原來的自然通風生物質燃燒機來燃燒是很困難的。 二、高強生物質燃燒機是怎樣 高度強化燃燒的燃料燃燒包括物理過程和化學過程。物理過程主要是燃料的蒸發以及燃料和空氣的擴散混合。化學過程主要是燃料分子的分解和可燃元素與氧的化合。就過程進行的速率而言，化學過程比物理過程迅速得多。因此，生物質燃燒機的首要任務是加速物理過程，而強化燃燒也首先是要強化物理過程。 所有的生物質燃燒機都要求極細的霧化，這一點高強生物質燃燒機也不例外。除這點外，高強生物質燃燒爐主要是通過配風和預燃筒來強化燃燒的。 在配風方面，高強生物質燃燒機比自然通風和一般強制通風都大大強化了。它采用較高的風壓(150～450毫米水柱)供風，為空氣提供了足夠的動能，并在一個限制空間（預燃筒）內產生強烈的旋流或渦流，使燃料與空氣的混合過程大大地強化了。 高強生物質燃燒機都采用預燃筒。它是一個專用燃燒室，不像一般生物質燃燒機那樣用爐膛兼作燃燒室。預燃筒至少可以起兩個作用：1．約束空氣，保證旋流或渦流流型的實現，完 成與燃料強烈混合供給燃燒，而不至散逸刁：爐膛；2．保持燃燒區的高溫。這一點對于爐膛溫度低的煉油廠管式加熱爐尤為重要。現在用的自然通風或一般強制通風生物質燃燒機都沒有預燃筒，火焰處在有吸熱面的爐膛內，因此火焰溫度最高僅達1300～1400℃，火焰尾部只有800—1000℃。而在預燃筒內，一般可達1800℃以上，甚至接近理論燃燒溫度(2000。C)。這樣高的溫度大大加速了燃料的蒸發、分解和氧化過程。采用預燃筒存在結焦和耐火材料壽命短兩個問題。這就要求配風與油噴嘴的霧化特性（主要是霧化角）有良好的配合，采用高溫性能良好的耐火材料。恰當配風，使燃燒空氣適當冷卻耐火材料表面，使之保持在允許的使用溫度范圍內，這也是高強生物質燃燒機設計中一個值得重視的問題。 簡言之，高強生物質燃燒機主要是通過燃料同空氣的強烈混合，以及預燃筒提供的高溫來高度強化燃燒的。 三、介紹兩種高強生物質燃燒機 下面介紹兩種高強生物質燃燒機的原理和結構，以供參考。 1．環形渦流生物質燃燒機(Toroidal Burn-cr)[sD 環形渦流生物質燃燒機是英國額寇哈特(Urq-uhart)工程公司和日本渥爾卡諾(Volcano)有限公司共同制造出售的。它由油噴嘴和燃料氣噴嘴、點犬噴嘴以及環形渦流預燃筒組成。 燃料油可以是輕油，也可以是渣油、焦油、瀝青等重質油。油噴嘴可以是外混式空氣霧化、內混式高壓蒸汽（空氣）霧化或機械霧化的。操作參數如表。 燃料氣可以是煉油廠各裝置的副產氣、氫氣和其它廢氣等。燃料氣噴嘴是外混式的。燃料氣壓力應大于燃燒空氣壓力，通常是1000毫米水柱～2公斤／厘米2。 點火噴嘴共3個。燒丙烷氣體或其它燃料氣。燃料氣壓力0.1～0.5公斤／厘米2。發熱量1～5X104千卡／時。點火電壓初級100或200伏，次級6000伏。 環形渦流預燃筒由耐火磚砌成。外部鋼殼夾套內走燃燒空氣。大部分燃燒空氣從預燃筒出口處沿筒壁高速進入預燃筒，與燃料流股一起形成渦流環（或稱環形渦流），見圖6。環形渦流的持久作用是保證霧化的燃料微粒同燃燒空氣強有力地連續混合。同時燃燒空氣在進入預燃筒的過程中，由于卷人一部分熱氣體和從耐火磚壁吸熱而被迅速地加熱到10 00℃左右，而預燃筒壁的耐火磚被保持在允許的溫度范圍內，以保證有足夠長的使用壽命。n 單環形渦流 渦流預燃筒有單環形(ST)和雙環形(DT)兩種，其結構尺寸見圖7和8。單環形渦流生物質燃燒機產生理想的火焰，并造成有利于傳熱的爐膛煙氣再循環。它適用于煉油廠各種加熱爐，廢液、廢氣處理爐，廢渣焚燒爐等。雙環形渦流生物質燃燒機在預燃筒內完全燃燒，產生極干凈的煙氣。因此它多用于干燥或煅燒陶瓷、洗凈劑、涂料紙、食品填料和化學藥品等直接燒火的空氣加熱爐，也用于浸沒燃燒和礦石冶煉、焙燒。 單環形渦流生物質燃燒機的燃燒空氣壓降，ST-2和ST-4為100毫米水柱，其余為300毫米水柱。雙環形渦流生物質燃燒機的空氣壓降與燒油量的關系繪于圖9。 生物質燃燒機是旋流式生物質燃燒機的一種類型，它是由加拿大海灣石油公司研制的。它由噴嘴、燃燒氣噴嘴、點火噴嘴、調風器和預燃筒組成。 油噴嘴是一種利用聲學能霧化的噴嘴，其原理示意于圖10。 霧化劑（如蒸汽）從切向進入渦流室，產生旋轉運動，到達喉部時大部分壓力能轉化成功能。通j』=喉部到擴張管出『：I處，一部分動能轉化成聲學能。當燃科油與霧化劑氣 生物質燃燒機前空氣壓力：150～300毫米水柱調風器有兩種：渦殼式和固定切向葉片式。后者比前者的優點多，其優點為：(1)不必在燃料噴頭處用擾流器也能得到均勻的空氣分布，便于用監視器觀察火焰； (2燃燒空氣壓降小，渦殼式為300毫米水柱，功向葉片式為150毫米水柱； (3)切向葉片式重量和體積均比渦殼式減少30%左臺。 目前我國煉油廠催化裂化裝置中，健化劑的回收設備大部分是采用杜康型旋風分離器。這種旋風分離器由于回收效率較低，造成大量催化劑跑損。據75年調查，全國催化劑的年跑損量為2萬噸左右，這樣既造成大量昂貴物資的浪費，同時又帶來了污染問題。因此研制一種適合于催化裂化裝置的高效旋風分離器就成為一個重要的課題。 根據原石化部下達的科研任務，于19 75年組成了以上海化工研究院為主，有關單位參加的協作組，開展了旋風分離器的試驗研究工作。在四年多的時間里，先后進行了老杜康（Dr型）、改進杜康(DX、DⅢ型)及布埃爾（B型）四種型式旋風分離器的冷態性能試驗，評選出了兩種性能較優的旋風分離器，可供設計時選用。試驗用旋風分離器的。 |
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