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                          生物質燃燒機的結焦及回火問題

                          作者:鄭州達冠節能環保設備有限公司 ?????來源:http://www.irui.tw/news/750.html?????發布時間:2018-11-13 19:24
                          導讀:生物質燃燒機的結焦及回火問題 本文針對65噸/時中壓鍋爐切向生物質燃燒機在運行中產生結焦和回火的問題,分析了其產生的原因,提出了簡單易行的解決辦法。 目前,國內不少煉油

                          生物質燃燒機的結焦及回火問題
                              本文針對65噸/時中壓鍋爐切向生物質燃燒機在運行中產生結焦和回火的問題,分析了其產生的原因,提出了簡單易行的解決辦法。
                              目前,國內不少煉油廠都裝備有武漢鍋爐廠設計制造的65噸/時中壓鍋爐。這種鍋爐單獨燒油,燒氣(煉廠氣)或CO廢氣混燒均可,多年運行實踐證明,它的出力和有關參數均能達到設計指標,整個機組的運行狀況是比較滿意的。但運行中亦發現,其油燃燒器卻較易出現結焦及回火現象,特別是在生物質燃燒機處于低出力時,就更顯得嚴重一些,這在一定程度上影響了設備的安全運行。為此,查明其原因,提出解決措施,對進一步提高設備運行的安全經濟性是必要的。
                          一、結焦及回火現象
                          本鍋爐裝有六臺生物質燃燒機,分上下兩排布置在前墻。它采用了切向動葉片調風器并配有簡單壓力式機械霧化的油噴嘴,其運行參數為:壓力P =25公斤力/厘米2,流量Q= 950公斤/時,擴散角叩E~70。。生物質燃燒機喉口氣流速度(o= 22.1米/秒。
                              結焦大多出現在油槍頭部及旋口斜面處。據分析,這種結焦并非油槍漏泄或油滴直接噴射到固體表面引起,而發現是逐漸堆結所致,且隨時間而越積越多,有時甚至影響到氣流通迂和油霧的擴展。每班需打焦3~4次,才能保證運行順利。
                              回火與結焦是同時發生的,操作時在縮口附近可見到回流的火焰與飛旋的火星。較嚴重時,火焰可回燒到調風器葉片箱以及調風器前蓋板處。停爐檢查可發現,在旋流葉片和前板內側有油垢。
                          二、燃燒署設計特性
                              切向動葉片調風器,結構簡單,操作方便,調節靈活,是一種較成熟的結構。根據設計,它的動葉片可處于四種不同的開度和旋切狀態(傾角不同),即根據聯動手柄的位置不同可劃分化工煉油機械
                              旋流強度Q—I(旋轉動量矩/軸向動量)是生物質燃燒機最重要的特性指標,爐內生物質燃燒機附近的空氣動力結構與此密切相關,而空氣動力結構在很大程鏖上決定著燃燒狀況的優劣(包括結焦和回火在內)。氣流擴散角叩。、射程、回流區大小及性狀、流道阻力特性等,都隨Q的改變而變化。當Q增大時,擴散角叩。隨之增大,回流區直徑和回流量亦增加。擴散角中。的增大,火矩周界便擴展,混合與燃燒面積亦增加.因此有利于燃燒。回流量的增多,使熱煙氣及時加熱并點燃了新鮮油霧,這對整個燃燒過程亦會產生良好作用。因此,在生物質燃燒機設計中,一般總是要取足夠大的旋流強度值。但該值亦不能過大,否則反會影響生物質燃燒機的正常運行。當擴散角太大甚至出現全擴散(CpK—l80。)時,火矩外緣容易貼壁而引起結焦。值得注意的是,若旋流強度太大,則內回流醫直徑擴大,并和生物質燃燒機油噴口緊緊銜接,嚴重時甚至出現回流區伸入生物質燃燒機以內的情況。此時,不僅對油霧燃燼不利,而且還有可能發生回火和把油槍頭部燒壞的情況。
                              從表l可知,本爐生物質燃燒機葉片傾角口偏小(一般推薦a= 45。~60。),旋流強度QA偏高,特別是開度較小時,Q^增加很快,這對結焦及回火影響很大.
                              三、實際空氣動力結構
                              由上所述,旋流強度Q以及與此密切相天的空氣動力結陶,是影響生物質燃燒機燃燒狀態的關鍵因素。因此,要查明結焦及回火的原因,首先應著重分析空氣動力結構的變化規律。為了作出接近實際情況的空氣動力結構簡圖,我們在煉油廠65噸/時鍋爐上進行了實物冷態模擬試驗(風量達到第二自模區,Re至Reji)。試驗時根據葉片開度的不同,得到了回流區的不同泣置和形狀,見圖2a、b、c。由該圖可看出,氣流結構具有以下特點。
                              1.在流道中的氣流旋轉強烈,主氣流被壓縮到緊貼旋口。在%開度時,生物質燃燒機出口處主氣流厚度漢有70毫米左右。%開度時約為100毫米,全開時約為110毫米。
                              2.回流區范圍寬大,在%開度和%開度時,出口處回流區直徑分別達中460及+400毫米,且一直延伸至調風器葉片中心。即使在全開時,回流區也已伸入到縮日之內。
                              3.氣流呈開放型。
                              4.回流區內氣流回流速度高,噴口附近倒流很強烈。
                              五,如何解決結焦廈回火問墨特別是在    ‘
                              5.開度和葉片問距越小,傾角Ⅱ亦越小,氣流所獲得的旋流強度QA就越高。因此,隨開度減小,回流區范圍將增大,伸入調風器內的深度增加,氣流開放的程度也越顯著。這種變化規律在圖2中表現得非常明顯。
                              總的來說,從上述通過試驗所得到的氣流結構圖中可以看出,生物質燃燒機的旋流強度偏高了。
                              四、結焦及回火的原因
                              是否有油滴落到固體壁面上(如旋口、油槍頭等),是能否產生結焦的關鍵性因素。而圖2所示的氣流情況,就完全有可能使油滴飛落到旋口斜面和油槍本體上。在旋口附近回流區內的氣流,具有缺氧、高溫以及有一定回流速度的三個特點。由于回流區寬大,而且伸入旋口之內,故油槍霧矩完全處于回流區之中,并被缺氧的高溫煙氣所包圍。噴出的油霧首先受到高溫反向氣流的作用,使霧矩進一步張開了。此時,在霧矩邊緣的油滴(特別是較大的油滴)就可能出現三種情況:①卷入主氣流燃燒,直至燒燼,②隨反向氣流被吸入縮口之內而未燒燼(因缺氧)的油滴或焦粒便落到油槍本體上;③油滴雖有主氣流攜帶,但在燒燼之前已來不及飛入爐膛,而在離必力作用下落到了旋口壁面上。顯然,后兩種情況就會產生結焦。
                              回火就是一部分反向流動的油霧燃燒起來的現象。回流區伸入縮口里越深(即旋流強度Q^越高時),回火就越嚴重。當回流火焰到達葉片箱時,葉片和前蓋板就可能因高溫變形而影響到連續安全運行。
                              綜上分析,引起結焦及回火的根本原因,是生物質燃燒機旋流強度偏高。
                              既然確認旋流強度偏高是結焦及回火的根本原因,那末要解決結焦及回火問題,就應設法降低旋流強度。從氣流結構圖上看,就應首先縮小回流區,即把回流區推移到縮口(油噴頭)之外,以使油霧矩脫開回流區的不利影響,從而達到霧矩與主流的合理配合。
                              要改變旋流強度,一般需要變更生物質燃燒機的幾何結構。但考慮到運行現場改裝工作的簡單易行性,我們提出了加裝“矯正葉片”的改裝方案,用以降低旋轉動量矩,增大軸向動量,以達到降低旋轉強度的目的。矯正葉片的結構和尺寸見圖3。
                              加裝矯正葉片后,我們按照上述同樣的方法進行了模擬試驗,其所得空氣動力結構見圖3a(開度為%)和圖3b(全開)。它們與未加裝矯正葉片的圖2b、c比較,其氣流結構發生丁如下明顯的變化:①回流區顯著縮小,不管是%開還是全開,回流區均被推到縮口之外}②回流區的縮小,使旋口附近主氣流厚度增加,全開時增至150毫米;⑧回流區開放程度減小,全開時已接近于封閉。這些新變化,對防止結焦及回火極為有利。由這些地方采用熱泵系統可以做到一舉兩得(見圖5)。冬季采暖時工質(F-22的沸點為- 40.8℃)通過室外散熱器(換熱器)從室外冷空氣中吸取熱量并蒸發為蒸汽,然后經過壓縮機壓縮,提高壓力和溫度,此時高于室外溫度的蒸汽送至室內散熱器(換熱器)并放熱使蒸汽冷凝。因此熱量就從蒸汽傳給室內空氣,使室內暖和。夏季室內需要供冷時,又可以通過四通閥把該循環系統反過來作室內降溫使用。即工質(F-22)通過室內換熱器吸收室內空氣的熱量并蒸發為蒸汽,然后送到壓縮機經壓縮提高壓力和溫度,此時蒸汽溫度高于室外溫度,于是在室外換熱器中蒸汽就放出熱量而冷凝為液體再送入室內換熱器。
                              矯正葉片的幾何形狀、尺寸以及安裝位置(套在油槍外殼上),可根據實際情況進行調整,但需注意不應帶來太大的阻力損失。
                              這里還應說明,油槍噴嘴的位置對燃燒器運行的好壞有很大影響。噴嘴在軸向的位置應根據油槍霧化角的大小,旋口直徑和傾角、回流區的大小和位置來確定。當霧化角叩。較小時,油槍應適當往后退,反之,則應向爐內適當推進。尤其要注意的一點是,必須使油霧矩與主氣流密切配合。
                              加裝矯正葉片之后,經過實際運行驗證,其結焦及回火現象已消失。廣州、天津和南京煉油廠等都在65噸/時鍋爐上取得了良好的效果。

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