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全自动比例调节燃料与空气比

作者: gsprinkle 时间:2018-04-25 来源:未知
摘要:一、燃烧系统与控制的国际与国内趋势: 1、代表世界先进燃烧技术的欧美国家-安全、高效、环保、自动。 燃烧器均采用带微分、积分计算或更为复杂运算调节仪器(例如:比例调节...

一、燃烧系统与控制的国际与国内趋势:

1、代表世界先进燃烧技术的欧美国家-安全、高效、环保、自动。

燃烧器均采用带微分、积分计算或更为复杂运算调节仪器(例如:比例调节仪、PLC、大型计算机控制等),通过对锅炉的出水温度、蒸汽压力、蒸汽流量、烟气中的氧含量、锅炉给水系统等因素的检测,同步连续动态调节燃料量和配风风量。一句话,燃烧工况只有随着锅炉工况、烟气排放的变化而进行同步连续调节,才能达到高效、环保的效果。

欧盟燃烧器标准规定燃烧器必须具备:风压检测、火焰检测、熄火保护、燃气高压力保护、燃气低压力保护、漏气保护、排烟温度保护等,还要求燃烧器与锅炉超压、超温、水位、连续给水、排烟温度等进行联锁保护,锅炉的任何故障,燃烧器都必须同时停止运行。

2、国内现状和发展趋势

目前,燃烧系统有三种:全手操、全自动位式、全自动比例调节。

全手操:这种燃烧方式就是燃油或燃气以固定的流量和空气以固定的流量混合进行燃烧,主要分布在大庆、胜利、辽河、西部等各大油田,燃料主要以原油为主,部分为重油;这是一种只重燃烧效果不重运行费用和安全的燃烧方式,造成大量的能源浪费和安全事故;在市场经济效益为主导的新形势下,这样的燃烧系统逐渐被精明的用户所放弃,例如:石油大学(东营)胜华炼油厂40T蒸汽锅炉,经过严密的论证,决定采用先进的燃烧系统-进口油气混合燃烧器。

全自动位式:这种燃烧系统具备所有全自动、安全保护功能,只是燃料和空气的调节是一段、两段或三段式调节,适合于小型锅炉或工业炉。

全自动比例调节:采用比例调节仪、PLC、DCS、BLM等实现燃料、空气混合燃烧逻辑运算配比,真正到完全燃烧,最大限度地节约了能源,保护了环境。国内典型范例:北京双榆树热力厂114MW锅炉6台、上海金山石化35T锅炉、天津焦化三厂35T锅炉、胜华炼油厂油气混烧40T蒸汽锅炉等。

善用能源、保护环境是二十一世纪可持续发展国策的重要议题,随着科学发展意识与理念的进步,先进的燃烧系统正在被大力推广应用。

3、工业锅炉协会受国家有关部门委托正在起草《燃油燃气锅炉自动控制标准》,该标准就大量的参考了欧盟对燃烧器和锅炉的标准要求,将在2004年下半年试行。届时将会在全国形成大规模的燃油燃气锅炉安全稽查活动。

二、比例调节燃烧系统经济效益:

1、锅炉高效节能运行方式:在满足技术要求的情况下,尽量低负荷连续运行。即节约了运行费用,又延长了锅炉寿命。这种运行方式和优点,早已被北京众多用户和专家证实并推广,仅此一项可节能8-15%,而只有比例调节燃烧系统才能实现这种运行模式。

2、燃烧效率:99.9%,即:完全燃烧。 (全手操燃烧系统不能随负荷的复杂变化和烟气氧含量的变化而变化调节,根据经验其燃烧效率一般在85%左右)

3、影响完全燃烧的几个参数:

3.1 助燃空气的温度和流速
3.2助燃空气的下消耗量和过量系数,例如天然气每立方理论上耗用8.4-9.9立方空气,过量系数为1.05-1.2,重油每公斤理论上耗用10.6立方空气
3.3 烟气流速和流量
3.4 燃料的种类、喷射速度、喷射角、热值、成份等
3.5 锅炉的构造型式

4、以重油为例计算每吨蒸汽单耗油量:

4.1 重油的热值一般在9700Kcal/kg

4.2过热蒸汽350℃、15kgf/cm2时,其热值为3139KJ/kg;因此1T蒸汽的热值为:

Q=3139×1000/4.2=74.7×104kcal

4.3 锅炉热效率为90%,每吨蒸汽的耗油量为:

w=74.7×104kcal÷9700÷0.9÷99.9%=86.1kg

5、手操式燃烧系统经济效益对比:

5.1 手操式燃烧系统以重÷油为例每吨蒸汽的耗油量:

w=74.7×104÷9700÷85%÷90%=100.7kg

5.2 节约燃料:一吨蒸汽节约14.6kg

(100.7-86.1) ÷100.7×100%=14.5%

5.3 20T蒸汽锅炉年节约燃料,以重油为例:每天需200T蒸汽,运行300天

200×14.6×300=876000kg=876T

5.4 每年节约重油876吨,每吨以1500元计,1500×876=1314000=131.4万元

6、 燃烧不完全造成的损害和费用增加:

6.1 重油不完全燃烧,在烟气中形成炭黑因为高分子烃的燃尽相对要难一些,如果空气供应不足或油粒与空气混合不均匀,那就会有一部分高分子烃在高温缺氧的条件下发生裂解,分解出炭黑,炭黑是粒径小于1μm的固体粒子,它的化学性质不活泼,燃烧缓慢,所以一旦产生炭黑往往就不易燃尽,严重时未燃的炭黑就会进入烟气中,而使烟囱冒黑烟。

重油中的沥青成分也会由于缺氧分解成固体油焦。油焦破裂后即成焦粒,后者也是不易燃烧的,由此可见,重油燃烧中的一个重要问题是必须及时供应燃烧所需的空气。

6.2 重油燃烧不完全,产生的飞灰、炭黑、焦粒还有类似焦油物质就会混合附着在水冷壁或对流管束上,久而久之形成一层隔热层,大大地降低了锅炉的热效率,每年要对锅炉进行清洗,增加了运行费用并且造成锅炉不均匀受热,缩短了锅炉寿命。

6.3 手操式燃烧系统配风是一次风且不能自动调节,如此会造成火焰根部高温区,并强烈的热辐射,使油喷嘴温度升高,重油高温受热会有碳析出,从而堵塞喷嘴,加大喷嘴磨损,加速喷枪损坏,造成维修费用的增加,对连续生产企业生产能力的提高是很大的障碍。

总结:分别对不同区域及时供应适量的空气,以避免高温缺氧而产生炭黑并能在最少的过量空气下保证油的完全燃烧。燃油的燃烧的上述要求是通过燃烧器来达到的。燃油燃烧器主要由油雾化器和调风器所组成。燃油通过雾化器雾化成细油粒,以一定的雾化角喷入炉内,并与经过调风器送入的具有一定形状的速度分布的空气流相混合。油雾化器与调风器的配合应能使燃烧所需的大部分空气及时地从火炬根部供入,并使火炬各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。同时也要向火炬尾部供应一定量的空气,以保证炭黑和焦粒的燃尽。


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