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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的燃烧方式,造成大量的能源浪费和事故;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、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,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。
锅炉节能运行方式: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。
混合气体达到爆炸含量时,在密封容器内的爆炸压力,按不同气体可达到0.75~1.65Mpa。水管锅炉的炉膛和烟气通道的承压能力一般只有几百到几千毫米水柱,火管锅炉的炉胆承压能力比较高,不至于在炉膛内气体爆炸中损坏,但转向烟室一般不考虑承受高压。因此,混合气体的爆炸会给锅炉烟气通道的围护结构和受热面结构造成很大的破坏。
国内外燃油燃气锅炉的炉膛和烟道内气体爆炸事故屡有发生。轻则造成锅炉燃爆熄火,重则使炉膛和烟道爆裂、引风机损坏、锅炉房和烟囱受损,甚至造成人员伤亡事故。
分析和查明事故原因,都是因为在炉膛或烟道内有爆炸性混合气体存在,并达到爆炸极限,被明火或锅炉本身的高温引燃而发生事故。
在所有事故中,以锅炉点火过程中发生的事故多,约占燃油锅炉爆炸事故的50%以上,约占燃气锅炉爆炸事故的70%以上。
锅炉点火前,当因某种原因燃油燃气漏入炉膛,如阀门不密封、误操作、一次点火不成功等,而又未对炉膛烟道进行吹扫或吹扫时间不够、风量不足时,则点火时会发生爆炸。
锅炉运行中由于熄火引起爆炸的事故,燃油锅炉比较多,因为燃油锅炉熄火的可能性比较大。燃气锅炉的这类事故多发生在燃烧器前由于燃气压力或风压波动太大引起脱火或回火的情况下。
对负压运行的锅炉,当锅炉燃烧不良时,可燃气体进入锅炉后部烟道,与后部烟道漏入的空气混合形成爆炸性气体,在高温作用下,可能引起二次燃烧或爆炸。
由上述可知,要防止炉膛或烟道爆炸,首先在炉内无明火情况下应防止燃料进入炉膛,其次是要保证良好燃烧。作为措施,在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道,使其内可能积存的可燃性气体及时排除。
从方面考虑,燃油燃气锅炉燃烧系统的自动化是必要的,包括点火预吹扫、点火程控、火焰检测、熄火保护、燃烧自动调节等。而这一切正是比例调节燃烧系统的标准配置。
高压点火装置的比较包括固态继电器电子点火器与点火变压器电子点火器的比较;单极型、双极型以及中间接地的双极型电子点火器的比较;不同燃料燃烧器电极布置的比较以及不同放电位置优劣的比较。
采用固态继电器的电子点火器与采用点火变压器的电子点火器相比,使用了较为先进的固态继电器升压技术,具有体积小、重量轻、发热低和工作可靠等优点。但由于采用了价格较为昂贵的固态继电器,从而使整个电子点火器的成本增加,价格较采用点火变压器的电子点火器高出许多。对于上述知名品牌的点火变压器电子点火器,经过了数十年的现场使用证明,其工作可靠性与寿命不比固态继电器电子点火器差,与电热丝点火器相比,要强出许多。后者是早期使用(国内现在尚有使用)的用于燃油燃气燃烧机的点火装置,该点火装置虽点火可靠,但点火速度慢、点火丝寿命短,所需的功率也较大,目前在国外已被淘汰。
电子点火器的输出分为单极型、双极型以及中间接地的双极型,以适应不同的燃烧器设计。所谓单极型,其输出只有一个电极,另一个电极在点火器的内部或外部接地(即接燃烧机外壳)。在工作时,电极对地放电,产生火花,引燃燃料气体。其特点是较为可靠,使用方便,仅需引出一个电极加以绝缘即可。需要注意的是对于外部接地的单极型电子点火器,切记不能将两极接反否则可能会引起电子点火器乃至整个控制设备毁坏。所谓双极型,其内部与单极型的内部基本一样,只是另一个电极不接地。在工作时,是两极间放电来引燃燃料气体的。其特点是使用灵活,但性不如单极型,且需对两个引出电极加以绝缘。中间接 地的双极型是采用带有中间抽头的点火变压器或采用两个固态继电器来实现的。在工作时,它可以用两极间的放电来引燃燃料气体,也可以用两极分别对地的放电来引燃燃料气体(不常有),此时要求有较高的输出电压。采用两极间放电的特点是布置灵活,可放置在理想的点火位置而不受喷嘴位置的影响,适用于对点火位置要求较严的燃料。与单极型相比,每个电极对地所具有的电压仅为单极型的一半,这有益于电极引线的绝缘,相对来说也比较。
氢气烧嘴也可以叫燃烧器,但不同于小型锅炉上用的一体化燃烧器,因为都属于燃烧器,所以二者的概念很容易在生产实践中被混淆。两者的区别在于:后者属于一体机,一般也叫燃烧机,包含助燃风机、燃料加压输送管件和点火监测控制器集成为一体,适用于小型锅炉及少量喷燃点的小型燃料加热炉。前者可包含点火电极和火焰监测探头,但单一氢气烧嘴一般不含助燃风机、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,需要根据不同加热炉的具体结构及加热工艺要求布置氢气烧嘴及助燃风机、助燃空气管路、燃料加压及输送管件和点火监测控制器,氢气烧嘴的适用领域比一体化燃烧器要广。氢气烧嘴是国际上广泛应用的新型节能装置。它由燃料进口、燃烧筒、燃烧室外壳、高压点火及火焰监测器等部分组成,其结构及具体尺寸见图及表。
氢气烧嘴自带一个小型的封闭燃烧室,燃料在燃烧室内基本完全燃烧,燃烧后的高温气流以高速(达100m/s)喷出。其特点是:
烧嘴喷出的高温高速气流强化炉内的对流传热,缩短加热时间、提高炉子生产率,节省燃料,可用于快速加热。
高温高速气流具有较大的动能,可以带动炉气循环,有利于炉温均匀,提高加热质量,使用于精密件及要求温度均匀性较高的加热炉和热处理炉。
烧嘴采用三次配风,混合均匀,燃烧完全。提高燃料利用率,节省燃料。
烧嘴的调节比大,可达1:5以上,可以在同一炉上实现不同温度要求的加热。
燃烧可配自动点火及火焰监测器,与炉子控制系统匹配可实现自动操作。
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