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行业知识

大功率双旋流生物质燃烧机的设计

大功率双旋流生物质燃烧机的设计

概述

    随着我国经济的高速发展,能源需求压力不断增加,环境污染有逐步恶化的趋势。为此,我国“十一五”规划提出到2010年,全国单位国内生产总值(GDP)g~耗比2005年下降20%左右、主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。

    我国是钢铁生产大国,钢铁企业在我国能源消耗及环境污染物排放中处于举足轻重的地位,为此国家出台一系列政策法规,关停大量的能源消耗高、污染物排放大、不达标的小高炉。为此各钢铁企业加大了大容量高炉的建设,其投运后产生了大量的高炉煤气,为消除高炉煤气对大气的污染和回收较低发热值的能源,各钢铁企业大都需要配套如130 t/h220 t/吻别的高炉煤气锅炉。

    高炉煤气锅炉是一种处理有毒废气的环保设备,所处理的废气为剧毒、易爆气体如果点火、运行操作不当就很容易引起爆炸,所以保证其不爆炸又能稳定燃烧是设计者主要考虑的问题,而锅炉爆炸的源头在生物质燃烧机。气体燃烧导致愿炸的根源是燃烧不完全和熄火,燃气只要与空气混合好,燃烧非常所以生物质燃烧机设计主要解决混合、脱火、回火三大问题。

了一种特殊的煤气专用生物质燃烧机——大功率双旋流燃烧半预混式生物质燃烧机,该生物质燃烧机具有功率大、混合好、火焰短、燃烧稳定及不回火的特点,在己运行的多台锅炉上运行良好。本文仅介绍本生物质燃烧机的设计思路及着重考虑的性能问题。

1生物质燃烧机设计概况

Ll主要参数及燃料特性

    额定功率:    16 MW

    供风压力:    2000 Pa

    热风温度:    320℃

    煤气进口压力:    4000 Pa

    煤气进口温度:    50℃

    点火方式:自动点火枪点燃焦炉煤气枪,焦炉煤

    气枪引燃高炉煤气,分两段点火

    火焰长度:    5 000 mm

    负荷调节范围:    30%~110%

    燃料成分滴炉煤气,体积比):

1 2生物质燃烧机总体结构

    生物质燃烧机总体结构如图1所示 

  1煤气进口  2一自动点火枪  3火焰检测器4空气进口

    5 -气侧旋流片  6{某气侧旋流片  7稳燃器

1 3主要技术特点

    (1)采用双旋流结构,煤气和空气在各自的通道中经喷嘴旋流,在出口混合后再燃烧,混和均匀,燃烧完全及时。

    (2)煤气和空气旋流叶片旋向相反,混合瞬间完成,火焰长度大大缩短,火焰长度为常规生物质燃烧机的60%。

    (3)煤气和空气在生物质燃烧机出口混合燃烧,燃烧器不回火,安全性高。

    (4)生物质燃烧机出口设有300 rrrn左右由耐火材料制作的稳燃段,保证火焰根部有高温浇筑料的辐射稳定着火,保证生物质燃烧机不脱火。

    (5)生物质燃烧机功率大,单台锅炉布置生物质燃烧机数量少,煤气管道简单,快切阀数量减少,燃气控制系统大大简化,投资减少,安全性提高。

    (6生物质燃烧机数量少,火焰检测器误动作可能性大大减少,锅炉安全、稳定性也随之提高。

    (7燃气从中心供入,外圈空气经旋流器产生旋转,经过狭窄的火道时旋转加强,于是在气流中心形成一个负压区,促使烟气自行回流循环。在旋流空气和烟气回流的共同作用下,加速了燃气和空气的混合,同时增加了混合的均匀性,因此可以实现低氧燃烧,火焰温度比较均匀,防止局部高温的产生,由于烟气自身循环,火焰稳定性好,同时也起到了降低燃烧区域氧浓度和温度的作用。另外,比较狭窄的圆柱火道,可以防止燃气在火道内燃烧,大量燃气流出火道后在火道出口处燃烧,散热条件好,燃烧温度有所降低。由于上述原因,这种生物质燃烧机能降低NQ的生成量,与常规生物质燃烧机相比NQ生成量可降低4 0%左右。

    (8)可以稳定燃烧低压燃气,燃气不需要二次加压.运行成本低。

2设计要点

2 1旋流叶片

    旋流叶片主要有切向旋流叶片和轴向旋流叶片,本次设计采用轴向旋流叶片,叶片横切面如图

2其优点是旋流强度大、阻力较小。

    图2叶片横切面图

    (1)为使旋流器阻力最小,结构设计应保证br

    (2)该叶片的特点是从跟部到顶部的倾斜角l3处处相等,通常进出口各留一直段,中间为一圆弧,进口直段张约15~20 rrrn

    (3)叶片遮盖度T_ c/d W卣通常取L 1~1J 25敛口图3)o

    (4)由于轴向叶片根部间距总是比顶部小,特别是内外简直径相差很大时,上下部间距差别更大。由于叶片根部气流通道窄,故下部气流阻力比上部大,于是大部分气流从阻力较小的叶片顶部通过,造成叶片上、下气流速度不均匀。为减少叶片根部的阻力,改善出口气流分布,可将叶斤做成上下不等宽结构,使叶片侧投影成梯形(女Ⅱ图4:b F约为Q4~0 2气流进口

    图4叶片纵切面图

2 2稳燃器设计

    为增加火焰的稳定性,在生物质燃烧机出口设计一个缩口c/z图5 l缩口直径D一(Q 8~0. 9)D同时还在出口设计耐火材料制作的稳燃段,稳燃段长度I。通常取250~400 mrn出口扩散角取15 00

    图5生物质燃烧机喷口图

2 3点火管的设计

    由于本生物质燃烧机为大功率生物质燃烧机,同时燃料为低热值高炉煤气,为保证点火安全,点火管设有高能点火枪、焦炉煤气点火枪及点火枪用电离式火焰检测器。

2 4生物质燃烧机流速的选取

    一般在生物质燃烧机通道中,空气流速可取15~25

 m/芦燃气流速可取20~30 m/,s生物质燃烧机出口混合段的流速可取25~35 m/≯

3结束语

    对于一台燃气锅炉而言,其燃料利用经济性、燃烧安全性非常重要。一台锅炉的寿命长达几十年,如果采用的设计方案比较合理,燃料利用率商那么不但能为用户节省资金,而且由于燃料的燃烧状况良好而有利于烟气的净化,对于环保也大有裨益。随着燃气锅炉容量的逐步增大,生物质燃烧机的设计越来越重要,一台好的生物质燃烧机木但能保证燃料利用率高、安全稳定运行,而且可以优化燃烧室及燃烧控制系统的设计,使用户投资最小。


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点击次数:  更新时间:2017-03-11 21:44:59  【打印此页】  【关闭