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行业新闻

热风炉生物质燃烧机工业试验

热风炉生物质燃烧机工业试验

    生物质燃烧机与金属燃烧器相比,具有一系列优点。在西欧和日本已广泛地应用在高炉热风炉上。1973年以来苏联也开始将陶瓷燃烧器应用在内燃式热凤炉。然而,在我国还处于试验探索阶段。为了赶超世界先进水平,把我国钢铁工业搞上去,使热风炉达到高温长寿,我们在炼铁厂一高炉(576米。)的1#热风炉大修改造中,采用了套筒式陶瓷燃烧器这项新技术。

    生物质燃烧机的概况

    l#热凤炉上所采用的燃烧器为18孔套筒式生物质燃烧机。它垂直安装在41950的元形火井底部。这种燃烧器的特点是结构简单和容易砌筑,它的中心为西770元形煤气通道。边缘是间隙为200宽的空气环道。环道的顶端为18孔阻流板。每个孔径为4130。助燃空气则以较高速度从孔中喷出与中心煤气流混合燃烧。喷射出的助燃空气流与火井中心轴线交角为300(见图1-A和图1- B)

    助燃空气阻流板与它以下部分的材质均为耐火砖。整个生物质燃烧机都是由耐火砖预块拼砌而成。

    阻流板的材质为磷酸盐耐火砖。其组成如下:三等高铝骨料三等高铝细粉(<0.088)硗酸

    70%    30%    5~6%

    阻流板以下的直筒部分材质为矾土水泥耐火砖。其组成为:

  三等高铝骨料  三等高铝细粉  矾土水泥

    70%    15%15%

    为了防止砌体漏气,砌块间用菱形琐钢铁孔,各层砌块间为子母扣咬砌。砌筑时,在空气与煤气隔墙两侧涂上3~4毫米厚的密封涂料(水玻璃+高铝细粉)。

    整个热风炉施工完毕后,我们启动助燃凤机,用风速仪对阻流板18个喷口进行了速度分布测定。测定结果表明:进风口一侧速偏高(因煤气横通道阻挡的缘故),对面一侧速度偏低。(见图2)。

    热风炉烘炉之前,我们根据生物质燃烧机的材质特点(未经焙烧的耐火砖预制块),用焦炉煤气进行了烘烤。升温曲线见图(3)。通过6天的烘炉,投入使用,工作正常。

    试验和测试

    在修炉过程中,为了试验的需要,在元形火井外侧炉墙上留了五层测试孔。它们的标高分别为:6.6,10.25,13.98, 17.35,

说明;1.  图示阴影线表示部分系燃烧室商铝砖砌筑部分。

    2.图中涂点部分系耐热混凝土预制块砌筑部分。

    3.  图中小网点部分系原有商铝砖或新修枯土砖砌筑部分。

    4.断面A-O- B见图1一A

    1978年第2期22.35(米)。生物质燃烧机及各层测试孔的相对位置在图l上已经标明。

    原定的试验方案规定在不同煤气量下,当燃烧稳定后,通过沿火井高度上的五层测孔进行火井温度场、压力场测定和取气分析;拱顶测温、测压、废气分析和烟道凌气分析。通过测试找出高温区位置,判断火墙长度,测出回流区的大小、静压沿火井高度的变化,煤气在火井断面上和高度上的燃烧状况。同时,通过拱顶和烟道废气分析,判断煤气进入蓄热室前和经过蓄热室后燃烧的完全程度。从而给生物质燃烧机作一全面的鉴定。但是,由于试验前的组织准备工作存在一些缺点,以致在施工后无法弥补。只能根据施工后的具体条件进行可能的测试。

    这次我们分别做了大(2.5万米3/时,a=1.05),中(2.2万米3/时,口=1.10),小(1. 55万米3/时,口=1.20)三种煤气量和空气过剩系数的烧炉试验。作了相应的测试和取气分析。

    由于客观条件的限制,试验过程中在第一层(6.6米)标高只作了火井断面半径距离上的温度、回流区和静压测定以及相应的取气分析。而在第四层(17.35米)标高刻在直径方向上作了测温、取气和静压测定。在第五层(22.25米)标高上仅作了炉墙边缘测温、测压和取气,测温是通过带铂铑一铂电偶的水冷和不锈钢测温枪和0~1600。C的电子电位差计进行的。回流区的测定是通过水冷双向测压管、差压变送器和电子电位差计进行的。静压是用U型压力计测量。拱顶温度则用安装在炉顶的生产用电偶来测量,安装在值班室的仪表指示温度计。煤气流量按生产用环天平流量计读数计。生产用的仪表试验前请计器人员作了校对。另外,助燃风量的测定是用试验时安在风管上的皮托(Pitot)管来进行。为了准确起见,在助燃风机吸风口用风速仪作了风量校正曲线。

    (一)各水平断面上的温度,CO浓度和压力场情况:

    1.第一层(V6.6米)火井水平断面测试表明:在大、中、小三种不同煤气量下,边缘温度较高为625~770。C。中心较低为350~480。C。温度曲线见图4。

    图4第一层Y76.6米测温孔温度曲线

    CO在断面上的浓度变化是边缘较低为1.0~4.5%,中心较高为l8~22.5%(净煤气全分析中C0=28.8%)。CO浓度曲线见图5。

    从测试结果可以看出:CO在断面上的浓度曲线与温度曲线基本上是吻合的。温度高的地方CO%低,温度低的地方CO%高(中心为主煤气流区)。另外,温度曲线在这一层可看出叨显的不对称。最低点偏向中心左侧,高温区偏向右边。这个现象可以用

    燃烧器助燃风喷射速度的不均钏哇来解释。冈左侧(即测试孔侧)半环助燃风喷射速度比右侧(即测试孔埘面一侧)高,则左侧空气以高速穿透煤气流射向后方,闪而后侧混入空气较多,则燃烧的C0就多,故温度较高(对照图2、4、5)。

    回流区测定情况表明:不论那种燃烧状态,这个区域都是空气、煤气开始剧烈交叉混台区。整个断面都是紊流。因为仪表的指针在零差压点左右来回快速摆动,根本测不出回流边界。

    另外,这一层炉墙静压测试证明波动不大,数值为30~35毫米水柱。

    2.第四层(V17.35米)火井水平断面测试表明:在三种不同煤气量燃烧状态下,温度在整个火井断面上的分布,除边缘一点稍低外,已经基本均匀。由图6中r,】‘以看出:在中煤7 e盈燃烧状态下,这个断面的温度最高,在1100~1200。C水平上,其余两种状态则偏低。

    CO在断面上的浓度变化从图7中可以看出:r{1心CO%浓度较高.为1.6~4.4%,边缘较低,为0.4~1.8.%。

    这层炉墙静压在三种不同煤气量燃烧状态下变化亦不大,为50~55毫米水柱。

    3.第五层(V22.35米)测试表明:在中煤气量燃烧状态下炉墙温度最高,为小煤气量状态下次之为1220。C,大煤气量状态下最低,为1210。C。这个温度梯度与第四层的测示是相吻合的。这层废气中的CO浓度相应为:0.8%,0.8%,1.0%。这层的静压在三种煤气量燃烧状态下变化同样不大,为50~60毫米水柱。

    4.在大、中、小三种煤气量燃烧状态下,烟道废气中CO%含量分别为:0.5%,0%,0%。在大煤气量下,空气过剩系数口-1.05,中煤气量下,a=1.10,小煤气量下a =1.20。看来口=1.10时较合适。当口<1.10时,煤气中CO百能烧不完全。(因为当a =1.05时,废气中尚有0.5%的CO残余)。

    (二)通过测试,从废气中CO、02.、C02含量沿火井高度变化曲线(图8、9、10)可以看出:在大、中、小三种煤气量燃

    1978年第2期烧状态下,CO和02的浓度是随火井高度增高而降低,而COz浓度则随着火井高度增加而升高。到第五层高度(x:722V 35米)时CO已降低至1%左右。02为3~4%(图中横座标H/d为测孔高度与燃烧器喷口的高径比。H为测孔与喷口的距离,d为燃烧器喷口直径。第一层的H/d =1.0,第四层的H/d =10.5,第五层的H/d=14.9)。

    (三)从平均化学不完全燃烧量随火井高度变化曲线(图11)可以看出火井高度方向上化学不完全燃烧量的变化情况:第一层标高上平均化学不完全燃烧量为48~60%,第四层标高上的平均化学不完全燃烧量为6~10%,而到第五层标高时,CO的平均化学不完全燃烧量已降至3%左右。

    (四)通过测l式我f『j”j-以J+解该陶瓷燃烧器在工作状态下火JI:高度上炉墙温度变化情况。从图12可以看Ⅲ:第一层(6.6米)标高至第五层(2.235米)标高,炉墙的温度变化是山700。(:先名i逐渐升高到1240。C。而拱顶温度为1300。C。这说明拱顶附近足最高温区,也就是说火焰的末端是在拱顶附近。另外,火井高度上的这个温度梯度对下部砖衬来说,是火人有利的。消除r过去套筒金属燃烧器煤气一进入火舛下部就开始燃烧,造成下部温度较高,使倚重最大的下部砖衬产生较大的高温蠕变和挡火墙烧穿的缺点。同时也消除J-过去由于下部温度高,火井和蓄热室之间产生较大温差,从而使砖衬产生较大热应力,降低燃烧室和热风炉寿命的弊病。

    (五)由于仪表水平的限制,未能测出燃烧状态下的火井静压脉动曲线。但从U型压力计的直观观察来看,各层静压较稳定,波动值为5~10毫米水柱。助燃风机出口静压的波动也仅10毫米水柱左右。这说明燃烧是稳定的,没有明显脉动。而其他热风炉烧炉时,能感觉到明显的脉动,有时甚至是强烈的。

    (六)三种不同煤气量烧炉状态下,助燃风机出口静压为80~110毫米永柱。风道和阻流板的总阻损,按冷态模拟试验的计算为87毫米水柱。而实测约为50毫米水柱。二者之差则为烟囱抽力。

    (七)最后,我们在送风期对空气和煤气的燃烧切断阀及附近管道部分进行了表面温度测定。测得结果为45。C。当时送风风温为1000DC,环境温度为35。C。闪此,这西个阀小:后水冷。过去很多M忠曾{【J心这两个阀的温度传送风期可能过-{_,香束这种tfl心足小必的,

结    语

    (一.)通过测试表明:我仃J采川的这种套筒式生物质燃烧机的火焰是在上升运动中逐渐分布均匀的。离喷口直径10.5倍的距离上,火焰在火升断面上的分布已经比较均匀。hd时高温区是在拱顶附近。说明这种火焰长度(—23米)是合理的。

    (二)空气过剩系数。=1.10时,空、煤气混合较充分,烟道废气中已经没有CO存在。而当日-1.05时,烟道中还自.0.5%的CO残余,所以建议在毕产操作中,空气过剩系数应取1.10。

    (三)由于回流区的存在,同时回流Ⅸ温度稳定在700。C左右,因此保证了陶瓷燃烧器在工作状态下能稳定点火燃烧,而且升温快。通过实践证明,由送风改燃烧时不需点火,操作方便可靠。

    (四)生物质燃烧机在工作过程中证明,它的最显著待点就是没有明显脉动和易接受大煤气量。这不仅克服了金属燃烧器因脉动所产生的火井倒塌、掉砖等严重缺点,大大提高热风炉的寿命。而且能满足高风温下的大煤气量快速烧炉。

    (五)空气和煤气切断阀不需要水冷。

    (六)生物质燃烧机的材质为耐火砖,它的使用寿命有待生产实践的考验。

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点击次数:  更新时间:2018-08-25 15:15:51  【打印此页】  【关闭