锅炉的平流中心气生物质燃烧机

锅炉的平流中心气生物质燃烧机
在毛主席革命路线指引下，以阶级斗争为纲，坚持党的基本路线开展群众性的技术革新和技术革命运动，我厂职工与市工支部锅炉技术推广队一起，组成“K-4锅炉燃烧改进小组”在厂党支部和革妥会的领导下，改进了K-4锅炉的燃烧方法。经过一年的运行及初步测量证明，这种把平流中心进气生物质燃烧机布置在K-4锅炉侧墙的燃烧法是比较好的。
工业锅炉是消耗天然气的一个大用户，目前自贡工业锅炉盛行的燃烧方法是大气式火槽燃烧，燃烧空气依靠烟囱抽力和高压天然气的引射力送进燃烧室，空气速度很低，炉内混合不良，这种燃烧方法属扩散火焰，燃烧强度不高。另外，由于炉内负压较高，漏进锅炉的空气量较大，降低锅炉效率、现在我国有些电厂使用大功率平流多枪式天然气生物质燃烧机，取得了很好效果。这种平流生物质燃烧机能否在工业小锅炉上使用，则需要做一些试验工作。我厂的锅炉，原设计是按淮南烟煤设计的火床炉，据热力计算，炉胜出口空气过量系数以一1.7，4t／h负荷下炉膛出口处烟气量为6760Nm3/h，现在改烧自贡天然气，可以把a降低到1.1这时炉膛出口处烟气量为3730 Nff13／h这就使流经锅炉对流管束昀烟气量少45%。这说明，如引风能力足够，就可以把锅炉出力从4t／h提高到6 t/h，甚至达8 t/h。提高锅炉出力的办法是强化燃烧。锅炉热力计算和烟风阻力计算结果表明，在现有较低的烟囱情况下(25m)，加装一台送风机，能够把锅炉出力提高到6 t/h以上。锅炉烧煤和烧天然气主要热力数据比较见表1:
表1 锅炉烧煤和烧天然气主要热力数据比较
二、平流中心进气生物质燃烧机的结构
1． 为了把锅炉出力提高至6 t／h，设计平流中心进气生物质燃烧机应满足如下要求
1)为了提高燃烧负荷，应产生“密致”的火焰，使在有限的燃烧室内迅速燃尽，把高温烟气送至对流管束。
2)在确保完全燃烧的前提下，尽量以较低的空气过量系数运行来提高锅炉效率，节约天然气。
3)虽然在很低的空气过量系数下运行燃烧不析出污染大气的有害物质( NOX，503，CO)。
4)生物质燃烧机结构简单，紧凑，尺寸小，重量轻，制作容易。
5)较小的电耗，生物质燃烧机阻力要小。
6)操作方便，使用安全。
2． 生物质燃烧机的结构
这种生物质燃烧机属平流生物质燃烧机，其结构和技术数据见图l图2。这种生物质燃烧机由一只圆柱形空气导环和与导环同轴线的具有铲形叶片的空气旋流器（又称为稳燃器组成。没有耐火砖砌的喷口，是这种生物质燃烧机的特点，约占总风量70%的燃烧空气平流生物质燃烧机轴线流动，30%的空气量经过旋流器产生旋流。这部分空气流的轴向分量和旋流分量互相结合就产生涡流流动，这可由轴向动量I和旋流量D来描述，旋流强度由如下准则数确定：为生物质燃烧机空气导管半径。旋流部份与平流风层的动量交换达到强烈的混合？旋流器的结构是，中心为q<ioB×4.5mm的天然气进气管，外环是函219×5 n1I、1的圆环和中间焊上12片与燃烧器轴线50。的铲形叶片组成。旋流器的特点是圆毂（进气管）与外环直径之比为0.5，这对稳定火焰和组织三级燃烧的内回流形成有巨大影响。天然气由中心进气管引入，量过在端部的12只48 mm和8只≯3 mIn的喷孔射入旋流风层，被中心旋流空气卷成螺旋线后达到平流风层，折转方向射入平流风层，考虑到K-4锅炉燃烧室宽度3.7m（包括对流管束烟气进口宽度），只在侧墙布置一只生物质燃烧机为了得到较短的火焰，该生物质燃烧机采用较大的旋流器，即dlD=0.7（D为导环直径，d为稳燃器外环外直径）。
3． 火焰的产生
整个火焰由回流K，稳燃[』，主燃烧K组成。具有回流流动的区域是空气流经旋流器后发生旋转，并也使天然气射流旋转而形成的内回流区，这里把炽热的烟气送到生物质燃烧机喷口处。这个内回流在燃烧器全部负荷范围内是很稳定的。具有提前着火的稳燃区，这个区内受火焰辐射，极强烈加热天然气空气混合物。具有紊流扩散的主燃烧区这个区域～直伸延到火焰尾部。
4． 生物质燃烧机的风量调节靠送风机进口挡板和风道调节挡板
考虑到生物质燃烧机喷口处空气的均匀分布，把风道挡板布设在远离生物质燃烧机的地方，这就保证了被调节档板所扰动的空气涡流完全消除后，引进生物质燃烧机凤箱内。风箱内装有与空气导环同心的反射筒。
5． 燃烧风箱的端盖板上装有看火孔和点火孔
点火用点火棒，即用≯13×2mni的小管子，用天然气点火。
三、生物质燃烧机的制造
由于生物质燃烧机结构简单，除卷制圆筒外，其余均由我厂自己制造、安装、只花了很少费用，和较短的时间。
四、试验 概况
锅炉烧自贡天然气，其成份如下， （以干天然气为依据）：
CH4= 96.1% Hzs=o.i% 02-O.18%
C,2H6=1.OI% Hz=0.3% C0z=0.3%
c2H=O.l% co=O.37:0 I\T2_1.Gl%
据计算，依发热量“I j一8400KCl}N r113.天然气密度Po-0.7354 KglNm3。理论空气量V0=9.3"UNTit3／Nr113，为了判别燃烧方法改进的效果，我们曾制定了一个试验大纲，准备多花些人力物力，给自贡的今后改炉工作创造条件，我们就想要通过实践来证明大气式火槽燃烧和用生物质燃烧机燃烧天然气在技术墨济上何者为合理，原先曾打算试验后拆除生物质燃烧机，阿用火槽燃烧做试验，以此作比较。但经过一年的实践，这种燃烧方法不仅燃烧强度高，功率大，而且也表现出一些另外的优点，如调节灵敏，寿命长，安全等。尽管我厂扩建项目未上去，锅炉在短期内以2t／h左右低负荷运行，也是比较羟济的，因此，不打算再改用火槽燃烧。
1． 测量项目，方法及测点布置
单位UJ’间内天然气流量用装在锅炉房进气管道上的双波纹压差计测量。另外生物质燃烧机进口处有压力表，可测出进气压力。送风机出口有用U形玻璃管测量静压的测点。风道挡板后面约650mm距离上有测量风量的动庄测点由于距挡板太近，只能全开风道挡板测量风量，而由风机进口挡板来调流量。风量用皮托管和微压计测量。生物质燃烧机进口处(距风道档板约1050mm)和炉膛之间有压差测点，这样，可以测出生物质燃烧机之静压差。炉瞠有负压测．，ji，以供司炉人员控制炉瞠1负压用（用烟道挡板调节）．，该。c羔装在布置生物质燃烧机侧墙上。在生物质燃烧机相对的另一侧墙上，有测炉瞠出口烟气温度的测。L，用铂佬一铂热电偶测量该点温度，在第二管束出口处有供对排烟进行成分分析和温度的两个测点。测量排烟温度用镍铬一考铜热电偶。由于没有饱和蒸汽流量计，汽水则无法准确计量，我们利用锅炉给水池的水位差来近似测量每小ri¨蒸汽量。
2． 试验的进行
锅炉投运以前，进行一次冷态风量测量，测出了生物质燃烧机的阻力系数g=2.80记录较全的热态试验进行了两次。一次天然气流量为543Nm3／h，产蒸汽约6.14T/h，天然气进气压力为0.35KG/cm2。另一次是天然气流量为482Nm3/h，天然气进气压力为0.3I、LGI
冷态测出大风量为7 400N1113／1i，风机出口全压达178mm水柱，测量结果略高于风的名脾出力。测量时室内温度为10。C。
生物质燃烧机的几点认识
1． 通过一年的实际运行和各方面测
试，证明这种平流中心进气生物质燃烧机改用于小
型锅炉是适用的。
2． 火焰的形状、稳定性和尺寸，火焰的形状在很大程度上取决于空气过量系数。在正常运行情况下，．生物质燃烧机轴线上有一个透明的内回流区。天然气射流就好象是多辐条的轮盘那样旋转，后射入平流风层。火焰颜色在风量与天然气量配得合适时根部兰色，尾部橙黄色。高负荷时为透明发光火焰。火焰的稳定性很好，一当天然气从喷孔射出，就立即被旋流风所携持，被高温回流气体点燃。在低负荷时也是很稳定的，甚至于由于停电或其他原因必须压火时，只需关闭风道挡板和风机入挡板，把天然气量调到使生物质燃烧机如火把那样燃烧，维持锅炉长达70多个小时运行。这时只保证锅炉汽压在1.～2 KG／crrr2下，使锅炉处于热保护状态，一当用气时，启动风机可迅速升压，满足生产用汽。在很小天然气量和极大风量下也是稳定的。天然气量与空气量达1:TO下仍能稳定燃烧。据我们估计，额定负荷下可见的火焰直径约1.5m，长度约3.2mm。
3． 生物质燃烧机喉口处空气流速设计时选用33m／s，由于稳燃器直径偏大，生物质燃烧机阻力比较大。通过冷态风量测量，肖生物质燃烧机进风管内风速在12-.-13m/s时，进风管道与炉膛之静压差（即生物质燃烧机的静压差）可用下式计算：
通过实际运行，在烟道挡板全开时，于定额负荷6 t/h下，炉膛负压为3 mm水柱，而锅炉烟气阻力以及烟囱阻力计算，炉内负压应有负压为4 mm水柱，这证明不加装引风机，用现有较低的烟囱，锅炉负荷确实带至U了6 t/h以上。
5． 天然气喷射速度问题：原设计考虑用12个必8 mm孔和32个43mm孔，当天然气耗量为556 Nir13／11时天然气喷射速度约为185m/s。由于从移3 mm孔喷出的天然气量约占30形，生物质燃烧机轴线上的内回流区里，呈现为红色心轴，火焰的主燃烧区拖得比较长，后来把≯3 mm孔堵死24只，这样天然气喷射速度在235m／s。改后就交成透明的内回流区。天然气穿透空气层的深度也更深了，从而改善了天然气与空气的混合。因此，这种平流中心进气生物质燃烧机，天然气射流之穿透风层深度对燃烧有极大的影响我们认为穿进平流风层，但不穿通为好。
6． 经验表明，生物质燃烧机的风量调节只靠送风机进口导向叶挡板调节是不行的。在风道内必须装节流挡板以调节流量。尤其在启动时，即使全关送风机进口挡板，送风量仍达2000Nff13／1i以上，这显然是不行的。
7． 设计时是否一定要用耐火材料喷口，稳燃器叶片是否要用不锈耐热钢的问题，曾担心过生物质燃烧机也许会被烧毁。实践证明，尽管生物质燃烧机喷口接收火焰的高温辐射，但有高速冷空气的强烈冷却作用，从使用看来，烧毁空气导环和稳燃器的顾虑可以消除了。
8 我厂的生产用汽量变化很大，锅炉负荷波动频繁，这种生物质燃烧机升负荷快，降负荷迅速，适应了调节上的要求。
六、改装的经济效果
据测量，在6 t/h负荷下，天然气耗量约96 Nl113，7t，而同容量锅庐的火懵燃烧在120N1113.，t，每吨蒸汽节约24Nm3，／t天然气，共计耗电量为3.8度，平均每吨蒸汽电耗为0.62度／t，天然气与电费用的比价约1：2。扣除电费后仍节约22 .T6Nin3，7t．
七、存在的问题
1． 制作生物质燃烧机时，由于时间紧，空气管暂采用废料管qb32s×9mm，空气速度偏高，生物质燃烧机阻力偏大，我们认为把导管内径从4305mm放大到<b330nun，这样，稳燃器与导管的直径比吾一0.667，是为佳的。另外空气旋流器的叶片与轴线夹角为50。偏大，据有关文献报导，应取45。为宜，片由1 2片改为16片，以增加遮盖度，使空气全部导流。
2． 进气管端盖在运行两个月后约起2 ium的氧化皮，这是由于高温回流烟气冲刷的结果．这将影响生物质燃烧机的寿命。我们准备使天然气喷孔尽量靠近端盖，强化时端盖的冷却，端盖加装耐热铸铁或帽盖以延长寿命。
3． 高负荷时，导环空气流量分布不均匀，准备在风道进入生物质燃烧机风箱处加装导流板，消除不均匀性。
4。 调好空气量，判别正确的火焰颜色，确定经济的运行情况，这就要求今后做更加艰苦细致的烟气分析工作。
说明：冷风测量时由于疏忽，没有记录送风机电机的电压和电流，另外炉膛正压力是估计的，风道
挡捉主开时阻力系数So= O.lG是按参考文献取用的。所』Ⅵ，上述的计算风量，仅哄参考。