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行业知识

两相电一体化生物质颗粒燃烧机的开发

两相电一体化生物质颗粒燃烧机的开发

    最近开发成功的低压机电一体化生物质颗粒燃烧机(JYR型),具有燃烧完全、安全可靠、操作简便的特点。该生物质颗粒燃烧机的燃烧头经过大量实验室试验,比进口生物质生物质颗燃烧机更适合于本市供应的煤气气源,同时彻底改变了原来国产燃烧设备白动化程度低的缺点。经我所科研人员根据国内实际使用情况进行优化设计,使其具有与国外同类型生物质颗粒燃烧机同样的性能。

    该生物质颗粒燃烧机是根据我国现有大多数城市燃气现状设计的,可以使用低压人]:煤气,对燃烧头稍作改动后也可以使用液化气、天然气,同时具有与国外产品相类似的功能。

    在产品的开发过程中,课题组特别注意到该产品的应用前景。针对当前上海等大城在气源供应比较充裕的条件卜,正大力推广以燃气锅炉替代原有燃煤锅炉的情况,着重考虑今斤该产品对于燃气锅炉、热水炉等设备的匹配,以取得科研成果能够发挥应有的效益。

1国内外现状

    目前在国内已经被应用的全自动燃气生物质颗粒燃烧机基本全部采用进口,品牌有威索、百得、力威等。它们基本代表了目前世界上比较先进的燃烧应用产品,经过多年的经验积累和技术进岁,产品的性能都比较完备,规格齐全(如威索从50kW至5MW),外形美观,使用方便。在燃烧技术方面日臻完善,在自动控制方面大量采用现代电子技术,使整个燃烧装置更具系统性,能利用计算机系统自动分析燃烧工况并进行白动调节。

    综上分析,现代自动生物质颗粒燃烧机的发展趋势应是安全、高效、环保并具有较高的自动化程度。

    与之相比,国内现有的生物质颗粒燃烧机生产技术水平就相对较低,大多还停留在手]:调节火焰,人工点火,在安全性、能源利用率、环保以及自动化程度上都无法达到相应的要求,导致现在煤气用户选用煤气锅炉、空调等对生物质颗粒燃烧机要求比较高的设备时只能选择进口生物质颗粒燃烧机。

2项目的提出与开发的目标

    国外多使用天然气,因此对低压供气燃烧研究较少。而目前国内的各类燃烧机,虽然在以前对燃烧部分有所研究,但基本没有自动控制功能或没有机电一体化。因此,必须引进机电一体化生物质颗粒燃烧机。但是,这样一方面需花费大量外汇,且日后维修困难:另方面由于进口生物质颗粒燃烧机要求使用中压煤气,因此用户为了使用进口生物质颗粒燃烧机,还需重新排管及增加一些附属供气设备,一次性投资较高。据大致测算,添置中压供气设备所需的煤气配套费用将大大超过锅炉本体及燃烧设备的总价。因此使用中压烧嘴投赘火己成为目前推广煤气锅炉中的主要矛盾之一。如果能使用低压机电一体化生物质颗粒燃烧机,将大大降低设备投资成本,无疑将加速煤气锅炉等用气没备的推广使用。从下表中可以大致看出一次性投资的比较,用户在两者之间的选择是显而易见的。

    主要设备的方案比较

    低压机电一体化生物质颗粒燃烧机相对于中压燃烧的主要优势体现在可以利用现有的浦西地R煤气输配管网条件,节约一次性的设备投资。

    其次,从提高本公司的煤气应用技术水平山发,也应适应现代化燃烧应Hj技术的发展趋势,并根据我国国情,火力发展适于自身气源条件的具有一定水准的燃烧设备,缩小与国外先进水平的差距。

    所以我们提出开发通用低压机电一体化生物质颗粒燃烧机,并结合目前我公司发展煤气应用作的重点,目标为:

    1)开发适用于本市气源的、具有自动控制功能的低压机电一体化生物质颗粒燃烧机以替代进口同类产品:

    2)探索这种烧嘴用于煤气锅炉上的可能性,充分利用公司现有的供气条件和管网资源,为增加售气、推J一应用服务。低压机电一体化生物质颗粒燃烧机将可使煤气锅炉的一次性投资大为减少,从而加速推广,促进销售。

3研制过程

    课题组将研制开发的重点放在如何使生物质颗粒燃烧机具备适应低压供氕条件下的燃烧性与比照进口同类型生物质颗粒燃烧机设计的自动控制功能两个主要方面。

3.1燃烧部分

3. 1,1对燃烧头适应低压供气的技术要求

    除了通常在设计过程中应达到的燃烧完全、稳定等要求,特别考虑到该生物质颗粒燃烧机如果用于燃气锅炉是否能够正常燃烧,并且保证比较高的热效率。

    一般,燃气锅炉都采用正压燃烧以克服炉膛阻力,据锅炉制造商提供的热工数据及课题组的试验,认为燃烧头在满负荷时的实际适用压力将火丁供气压力。

    经过对烧嘴的设计与试验,最终确定的烧嘴性能曲线如图所示。

    从图中可以看出,当煤气流量达到118m‘/小时时的煤气供应压力为54 mmH:O,基本满足了低压供气燃烧的要求。

3.1.2对燃烧头其它燃烧性能的技术要求

    该生物质颗粒燃烧机的燃烧头采川我1fJ白行研制的强制鼓风扩散式燃烧器。可用城市煤气,也可用天然气等其它燃气。该燃烧器的结构新颖、.1.艺简单、操作方便可靠、燃烧完全(过剩空气系数=1.1,  烟气中的C0<58ppm)。预计比一般火炬烧嘴有10%的肯能效果,其性能达到80年代国际水平。

    它利用周围6股空气射流吸引中央煤气流进行混和,其理论依据是:设有两股平行射流,在它们的混合边界层内,引起大尺寸分子团的横向转移,可以用湍流切应力的大小来表示平行射流间的混合强度。我们从勃朗特混合长度理论出发,考虑到射流横向断面中,混合长度、流体黏性系数均为常数,因此两股平行射流混合的强度取决于射流动压的比值。也就是说,平行射流间的流速比值越大,其湍流切应力就越大,混合强度就越大,反之则越小。根据该燃烧头必须适应低压燃烧的特性,我们选择了助燃风机应为煤气使用压头的2-2.5倍,(比进口同样功率的生物质颗粒燃烧机所配的助燃机压头高)。

    经过试验,空煤气混合非常强烈,空气流对煤气流卷吸,进行较快的混合;点燃后在火道内边混合边燃烧,可以看到在燃烧筒出口处形成6股紊流火焰。

    为了配合锅炉等设各对火焰形态的要求,即火焰不能太长,造成与对流换热面直接接触,也不能太短,造成高温区过分集中,降低炉龄,-1fJ对火焰的长度、直径进行了调整。下图所示JYR-D-3刑(配0.5-0. 75吨/小时锅炉)的火焰K度:

3.2生物质颗粒燃烧机自动控制部分

    通过调研及参照国外有关资料,初步确定本设计中生物质颗粒燃烧机应具有以下白动控制功能:

    1)开机预吹扫功能:

    2)白动点火功能;

    3)熄火保护即在点火失败及意外情况下能够切断供气阀;

    4)大、小火两级白动调节,两种状态卜.空煤气配比保持一致:

    5)燃气超压、欠压保护功能;

    6)生物质颗粒燃烧机主阀泄漏安全报警,生物质颗粒燃烧机在发生煤气内泄漏情况下停止工作;

    7)风压检测功能;

    8)停火后吹扫功能。

3.2.1设计方案

    主程序控制采用进口燃烧控制器,前后吹扫采用时间继电器控制,点火采用高压电火花点火,熄火保护采用离子火焰检测棒,大、小两级火采用并联双电磁阀(JYR-D-3型),助燃空气自动比例调节采用进口伺服《上海煤气》1999年第2期电机带动风f J挡板作为执行机构,用压力开关进行煤气、空气压力检测。

3.2.4电气部分原理图(略)

3.2.5本机自动控制功能及相应参数

    1)吹扫功能:为保证生物质颗粒燃烧机在工作前后都能将残留在炉膛内的可燃气体除净,本机具有前、后吹扫功能,吹扫时间在0-300秒内可调:

    2)在吹扫结束后进入点火程序,高压电火花产生时间为5-7秒,同时小火花电磁阀打开;

    3)监火棒确认火焰是否点燃,如点燃则进入下一道程序,如在3秒内未监到火焰,则切断煤气电磁阀,同时发出卢光报警:

    4)进入止常【:作状态后,根据外接检测元什提供的状态参数(如温度、压力等),白动调节人、小两级火焰;

    5)往人、小火电磁阀动作的同时,控制助燃空气量人小的伺服电机同时l‘作,调协相应的风量人小,以保证煤气与空气的一定比例:

    6)压力开关:煤气压力检测由,二个压力开关分别煤气超压、欠压时,切断煤气电磁阀,燃气压力控制范围60-200mmH--O。

4应用范围

    该生物质颗粒燃烧机可J“泛用丁^多种工业炉窑、煤气热水炉、煤气锅炉、空调等。

    目前该生物质颗粒燃烧机在实验室已经取得了较令人满意的结果,并且有多家锅炉、热水炉制造商了解到该信息后主动与我方联系.现在该生物质颗粒燃烧机用于锅炉等设备的配套调试正积极进行中,我们将根据使用情况对生物质颗粒燃烧机作进一步的完善。自主开发全自动煤气燃烧机是一种新的尝试,在开发过程中不免留下许多缺憾之处,使我们感到与世界先进水平的差距非一朝一夕所能赶上,但我们觉得走出这一步还是非常值得的,希望我们的努力能为国产生物质颗粒燃烧机应用技术作出一点贡献。

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点击次数:  更新时间:2017-06-06 22:15:36  【打印此页】  【关闭