新闻中心

联系方式

地址:河南省郑州市二七区马寨产业集聚区

销售经理15638177798

销售经理13523562058

销售一部0371-55862358

销售二部0371-56761878

销售三部0371-56761879

邮箱:jieganji@126.com

网址:www.jiegankeliji.com

:87260026

当前位置: 网站首页 > 新闻中心 > 行业知识
行业知识

达冠大能量高强生物质燃烧机

达冠大能量高强生物质燃烧机

    本文叙述了发展大能量高强生物质燃烧机的必要性及其先点。它可提高炉管平均热强度,降低造价;降低过剩空气量,节约燃料;减少大气污染,降低噪声等。介绍了高强生物质燃烧机的原理和结构,并附有系列尺寸,可供设计参考。

    大能量高强生物质燃烧机是高度强化燃烧的生物质燃烧炉。它能适应炼油厂管式加热炉目前的发展方向:大型化、高效率、低污染、低噪声、自动化和烧劣质燃料等。

    现代炼油厂管式加热炉越来越大型化了。国外已有1亿千卡/时,甚至有2.4亿千卡/时的加热炉投入运转。国内设计的常减压催化联合加热炉,已达0.8亿千卡/时。如此大型化的加热炉,再用原来普遍使用的小能量(≤300万千卡/时)生物质燃烧机显然是不合适的。定大。因此在设计和制造焊接结构时应该了解和掌握各种材料的特点,针对产品要求和使用条件来合理地选用材料和制订工艺。例如对于一些要求消除应力处理的厚壁高压容器需要考虑再热裂纹问题,对一些具有角焊缝的厚板大型结构,要考虑层状撕裂问题,对一些碳、疏含量偏高或有严重偏析的材料就要考虑热裂纹间题。

    此外,在设计和制造焊接结构时除了必须考虑到材料本身的可焊性外,焊接内应力也是一个非常重要的问题。焊接接头内的一些缺陷和使用性能,如各种各样的裂纹,应力腐蚀和焊接结构的脆性破坏等都与内应力有关。影响焊接内应力大小的因素很多,从结构设计方面来考虑,焊缝分布、接头型式、坡口大小、角焊缝的焊脚大小和焊缝强度的选择等都对内应力有很大影响。有时单纯从强度出发认为加

    大焊脚,提高焊条的强度级别总是比较安全可靠的,但实际上这样却加大了内应力,不l仑从缺陷的角度出发还是从接头使用性能的角度出发都是不利的,它可能影响到焊接结构安全的使用性。在设计时必须对这些问题加以全面考虑,有时宁可牺牲一些强度而来保证结构的其它要求。从制造T艺来说,装配质量,焊接次序和悍接规范等也都对焊后内应力r『很大的影响。因此不仅在制订工艺时要考虑到这些问题,而在施工过程中对这些工艺规程更必须严格遵守。

    这样多的生物质燃烧机,在其布置和操作维护方面都是很困难的,更不用说实现燃料一空气自动比例调节了。因此要求用于大型化加热炉的生物质燃烧炉必须是大能量的。

    目前国外炼油厂管式加热炉用的大能量生物质燃烧机,最大发热量已达5700万千卡/时。但它不是高强生物质燃烧机。国外炼油厂加热炉采用的大能量高强生物质燃烧机发热量一般在500~1500万千卡/时的范围内。炼油厂管式加热炉的用途是加热油品,如果局部过热会引起油品变质或结焦,缩短操作周期,甚至烧坏炉管,造成事故。因此它要求:火焰形状稳定,刚直有力;火焰离炉管应有足够的距离,更不允许火焰舔着炉管。况且,炼油厂管式加热炉的大型化不应该是现有加热炉的简单放大和堆砌,它应该具有更高的平均热强度,更高的热效率和尽可能小的体积。从这些要求出发,大型化的加热炉所用的生物质燃烧炉,不仅应该是大能量的,而且还应该是高度强化燃烧的。

一、高强生物质燃烧机的优点1.提高炉管平均热强度,降低造价对于一定的发热量,燃烧速率越高,火焰就越小。高强生物质燃烧机的燃烧速率一般比自然通风生物质燃烧机高10一15倍(1)。如此高度

强化的燃烧,再加上有些高强生物质燃烧机出口设计成收缩型,必然会产生很高的出口流速。有些特殊用途的高强生物质燃烧机,出口流速高达460米/秒左右[2]。生物质燃烧机的高出口流速在炉膛内起到射流作用,造成强烈的炉内烟气循环,使炉膛温度和炉管表面热强度的分布都很均匀。

    对于炼油厂管式加热炉来说,辐射炉管面平均热强度是一个极为重要的参数。平均热强度高,所需炉管就少,炉子体积小,总投资也就少。但是,平均热强度不是随便选取的,它受许多条件的约束,如炉管金属的允许使用温度、被加热油品的裂解倾向、炉管表面热强度分布的均匀性等。在前两个条件相同的情况下,炉管表面热强度分布越均匀,平均热强度也就越高。

    炉管表面热强度分布的不均匀性包括沿管长和管子圆周的不均匀性两个方面。采用自然通风生物质燃烧机的炉膛烟气扰动不好,其传热主要是靠火焰辐射、烟气中的三原子气体辐射和自然对流来完成的。因此,炉管表面热强度无论是沿管长还是沿管子圆周都极不均匀。一股的强制通风生物质燃烧机虽然比自然通风的好一些,但仍很不理想,采用高强生物质燃烧机时炉膛烟气被强烈扰动,传热主要是靠温度高而均匀的烟气辐射和强迫对流来完成的,火焰辐射的分额相对地减少很多,因此其炉管表面热强度分布非常均匀。文献介绍了在同一台双室立式管式炉内采用一般强制通风生物质燃烧机和高强生物质燃烧机所实测的热强度分布曲线,如图3所示。从图3a中可以看出,采用一般强制通风生物质燃烧机得到的炉管热强度仍很不均匀。为了保证高值处炉管不被烧坏,油品不会裂解和结焦,只能将平均热强度取得很低,这就使炉管有效利用率降低,炉子体积增大,总投资增加。而采用高强生物质燃烧机所得到的炉管表面热强度却非常均匀,如图3b所示。这就能将平均强度取得很高仍不会造成高值处炉管烧坏或品结焦,从而大大提高了炉管有效利用率,减少了炉子总投资。文献[1]认为,采用高强生物质燃烧机,对于新建加热炉可以减25%的投资,对于已建的炉子则能相应提高处理能力25%。封和改进生物质燃烧机性能来解决。就生物质燃烧机本身需要的过剩空气而言,自然通风一般需要30~50%的过剩空气,设计和操作维修好的,也需要20~30%的过剩空气。因为自然通风空气的动能小,燃料和空气泥合很差,若过剩空气太少,则会产生不完全燃烧,对提高效率反而不利。即使是一般的强制通风生物质燃烧机,其生物质燃烧机前的风压,也只有25毫米水柱左右。由于其空气动能不够大,要达到完全燃烧也必须有10~15%的过剩空气。高强生物质燃烧机一般都采用较高的风压(150~450毫米水柱)供风,并且一般都有预燃筒约束空气,使之不会散逸于炉膛,因此它可以在≤5%的过剩空气下完全燃烧。假定排烟温度为400℃,则过剩空气量为5%的高强生物质燃烧炉比过剩空气量是30%的自然通风生物质燃烧机可提高效率4%。排烟温度为200℃时,仍能提高效率2%。仅就这一点而论,高强生物质燃烧炉带来的经济收益也是显著的。如一台燃烧发热量为2160万千卡/时的加热炉。

    2.降低过剩空气量,节约燃料油

    影响加热炉效率的主要因素是排烟温度和过剩空气量。排烟温度的降低是由增加传热而积和引入冷源(冷进料、冷空气和冷水等)来解决的。而过剩空气量则靠炉壳的密高强生物质燃烧机所需鼓风机耗电每小时约22度。以每度电折合0.3公斤油计算,效率提高4%,每年可节约燃料油(2160×4%-22x0.3)×8000/1000= 635.2吨(每公斤燃料油的热值按1万千卡计)。效率提高2%,每年仍能节约燃料油(2160×2%- 22×0.3)×8000/1000=291.2吨。

    3.减少大气污染,减轻炉管积灰和腐蚀

    低过剩空气燃烧(或称低

    氧燃烧)在减少大气污染,减轻炉管积灰和减轻低温和高温腐蚀方面的作用也是相当明显的。

    在燃烧过程中,硫被氧化成S02。在可以得到足够的空气时,它进一步氧化成SO:,。烟气中SO:,和0z浓度的关系示于图4[3]。

    燃料油中的钒在过剩空气较低的情况下,绝大部分生成高熔点(1967℃)的V204,它不会在管子表面形成坚硬的沉积物,也没有腐蚀,因此它基本上是无害的。但在过剩空气量较多时,则生成低熔点(800℃)的Vzoo。它常和钠结合在一起,混合成低熔混合物沉积在炉管上,造成热阻,减少传热,降低炉子效率,同时造成高温硫一钒腐蚀。

    早在六十年代初,德国首先用实验方法证明了低过剩空气燃烧在减少污染方面的优点。图5表示炉管积灰与过剩空气的关系[4]。从图中可以看出,过剩空气量在3%时是个临界点。当过剩空气量超过3%时,炉管积灰迅速增加。

    关于NO.的污染问题,从化学动力学观点来看,NO.的生成主要取决于温度,其次才取决于氧浓度。当过剩空气减少时,火焰温度井高,生成的NO.应增加。但是,加拿大海湾石油公司的试验数据[4]表明,烟气中NO.的浓度随过剩空气的减少而减少,见表1。文献[5]也指出:高强生物质燃烧机初期的N0.数据表明,它可能比相等发热量的然通风生物质燃烧机低。关于这种反常现象,文献

[4,5,6,7]均未作出令人信服的解释。

    表1的数据还表明,在低过剩空气(曳5%)下燃烧,烟气中的SO。和微粒含量均很小(SO。仅4~11 ppm V/Y,微粒仪0 .18~0.3克/米3烟气),而危害较小的NOz含量却很高(760~1232 ppm v/v)

    此外,低过剩空气燃烧的烟气中,三原子气体(C02和水蒸汽)的含量比高过剩空时高,而气体辐射主要是靠三原子气体,这对辐射传热显然是有利的。

    低过剩空气燃烧有如此多的好处,引起了人们的极大重视。但对于自然通风和一般制通风生物质燃烧机来说,即使人们付出极大的努力来改进它们的结构,仍不能达到理想的效果。只有在高强生物质燃烧机问世之后,在如此低(≤5%)的过剩空气下完全燃烧才能变成现实。

    4.降低噪音,燃料范围宽广

    生物质燃烧机是炼油厂主要噪声源之一。没有隔声罩的自然通风生物质燃烧机,噪声级一般是100~110分贝(A声级)。高强生物质燃烧机的噪声级与一般强制通风生物质燃烧机的相似,比等量的自然通风生物质燃烧机低15—20分贝(A声级)。

    高强生物质燃烧机的另一个优点,是它能烧宽范围的燃料:从高压高热值的炼厂气到低压低热值的废气;从极轻的汽油到极重的渣油、沥青甚至泥煤。这一点对现代炼油厂也是很有意义的。因为石油深度加工的结果是残渣油越来越重,同时还产生一些低压低热废气,达些燃料用原来的自然通风生物质燃烧机来燃烧是很困难的。

二、高强生物质燃烧机是怎样

  高度强化燃烧的燃料燃烧包括物理过程和化学过程。物理过程主要是燃料的蒸发以及燃料和空气的扩散混合。化学过程主要是燃料分子的分解和可燃元素与氧的化合。就过程进行的速率而言,化学过程比物理过程迅速得多。因此,生物质燃烧机的首要任务是加速物理过程,而强化燃烧也首先是要强化物理过程。

    所有的生物质燃烧机都要求极细的雾化,这一点高强生物质燃烧机也不例外。除这点外,高强生物质燃烧炉主要是通过配风和预燃筒来强化燃烧的。

    在配风方面,高强生物质燃烧机比自然通风和一般强制通风都大大强化了。它采用较高的风压(150~450毫米水柱)供风,为空气提供了足够的动能,并在一个限制空间(预燃筒)内产生强烈的旋流或涡流,使燃料与空气的混合过程大大地强化了。

    高强生物质燃烧机都采用预燃筒。它是一个专用燃烧室,不像一般生物质燃烧机那样用炉膛兼作燃烧室。预燃筒至少可以起两个作用:1.约束空气,保证旋流或涡流流型的实现,完

   成与燃料强烈混合供给燃烧,而不至散逸刁:炉膛;2.保持燃烧区的高温。这一点对于炉膛温度低的炼油厂管式加热炉尤为重要。现在用的自然通风或一般强制通风生物质燃烧机都没有预燃筒,火焰处在有吸热面的炉膛内,因此火焰温度最高仅达1300~1400℃,火焰尾部只有800—1000℃。而在预燃筒内,一般可达1800℃以上,甚至接近理论燃烧温度(2000。C)。这样高的温度大大加速了燃料的蒸发、分解和氧化过程。采用预燃筒存在结焦和耐火材料寿命短两个问题。这就要求配风与油喷嘴的雾化特性(主要是雾化角)有良好的配合,采用高温性能良好的耐火材料。恰当配风,使燃烧空气适当冷却耐火材料表面,使之保持在允许的使用温度范围内,这也是高强生物质燃烧机设计中一个值得重视的问题。

    简言之,高强生物质燃烧机主要是通过燃料同空气的强烈混合,以及预燃筒提供的高温来高度强化燃烧的。

三、介绍两种高强生物质燃烧机

    下面介绍两种高强生物质燃烧机的原理和结构,以供参考。

    1.环形涡流生物质燃烧机(Toroidal Burn-cr)[sD

    环形涡流生物质燃烧机是英国额寇哈特(Urq-uhart)工程公司和日本渥尔卡诺(Volcano)有限公司共同制造出售的。它由油喷嘴和燃料气喷嘴、点犬喷嘴以及环形涡流预燃筒组成。

    燃料油可以是轻油,也可以是渣油、焦油、沥青等重质油。油喷嘴可以是外混式空气雾化、内混式高压蒸汽(空气)雾化或机械雾化的。操作参数如表。

    燃料气可以是炼油厂各装置的副产气、氢气和其它废气等。燃料气喷嘴是外混式的。燃料气压力应大于燃烧空气压力,通常是1000毫米水柱~2公斤/厘米2。

    点火喷嘴共3个。烧丙烷气体或其它燃料气。燃料气压力0.1~0.5公斤/厘米2。发热量1~5X104千卡/时。点火电压初级100或200伏,次级6000伏。

    环形涡流预燃筒由耐火砖砌成。外部钢壳夹套内走燃烧空气。大部分燃烧空气从预燃筒出口处沿筒壁高速进入预燃筒,与燃料流股一起形成涡流环(或称环形涡流),见图6。环形涡流的持久作用是保证雾化的燃料微粒同燃烧空气强有力地连续混合。同时燃烧空气在进入预燃筒的过程中,由于卷人一部分热气体和从耐火砖壁吸热而被迅速地加热到10 00℃左右,而预燃筒壁的耐火砖被保持在允许的温度范围内,以保证有足够长的使用寿命。n  单环形涡流

    涡流预燃筒有单环形(ST)和双环形(DT)两种,其结构尺寸见图7和8。单环形涡流生物质燃烧机产生理想的火焰,并造成有利于传热的炉膛烟气再循环。它适用于炼油厂各种加热炉,废液、废气处理炉,废渣焚烧炉等。双环形涡流生物质燃烧机在预燃筒内完全燃烧,产生极干净的烟气。因此它多用于干燥或煅烧陶瓷、洗净剂、涂料纸、食品填料和化学药品等直接烧火的空气加热炉,也用于浸没燃烧和矿石冶炼、焙烧。

    单环形涡流生物质燃烧机的燃烧空气压降,ST-2和ST-4为100毫米水柱,其余为300毫米水柱。双环形涡流生物质燃烧机的空气压降与烧油量的关系绘于图9。

生物质燃烧机是旋流式生物质燃烧机的一种类型,它是由加拿大海湾石油公司研制的。它由喷嘴、燃烧气喷嘴、点火喷嘴、调风器和预燃筒组成。

    油喷嘴是一种利用声学能雾化的喷嘴,其原理示意于图10。

    雾化剂(如蒸汽)从切向进入涡流室,产生旋转运动,到达喉部时大部分压力能转化成功能。通j』=喉部到扩张管出『:I处,一部分动能转化成声学能。当燃科油与雾化剂气

    生物质燃烧机前空气压力:150~300毫米水柱调风器有两种:涡壳式和固定切向叶片式。后者比前者的优点多,其优点为:(1)不必在燃料喷头处用扰流器也能得到均匀的空气分布,便于用监视器观察火焰;  (2燃烧空气压降小,涡壳式为300毫米水柱,功向叶片式为150毫米水柱;  (3)切向叶片式重量和体积均比涡壳式减少30%左台。

    目前我国炼油厂催化裂化装置中,健化剂的回收设备大部分是采用杜康型旋风分离器。这种旋风分离器由于回收效率较低,造成大量催化剂跑损。据75年调查,全国催化剂的年跑损量为2万吨左右,这样既造成大量昂贵物资的浪费,同时又带来了污染问题。因此研制一种适合于催化裂化装置的高效旋风分离器就成为一个重要的课题。

    根据原石化部下达的科研任务,于19 75年组成了以上海化工研究院为主,有关单位参加的协作组,开展了旋风分离器的试验研究工作。在四年多的时间里,先后进行了老杜康(Dr型)、改进杜康(DX、DⅢ型)及布埃尔(B型)四种型式旋风分离器的冷态性能试验,评选出了两种性能较优的旋风分离器,可供设计时选用。试验用旋风分离器的。


更多
点击次数:  更新时间:2017-03-13 11:41:32  【打印此页】  【关闭