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幾種有發展前途的生物質燃燒機評述

作者:鄭州達冠節能環保設備有限公司 ?????來源:http://www.929762.tw/news/821.html?????發布時間:2020-03-06 14:23
導讀:幾種有發展前途的生物質燃燒機評述 生物質燃燒機(或燒嘴)是工業窯爐用燃料供必不可少的設備之一。生物質燃燒機種類很多,性能雖然不一,但都是擔負著組織火焰和向爐子里供熱

幾種有發展前途的生物質燃燒機評述
生物質燃燒機(或燒嘴)是工業窯爐用燃料供必不可少的設備之一。生物質燃燒機種類很多,性能雖然不一,但都是擔負著組織火焰和向爐子里供熱的任務。由于工業不斷地發展,對生物質燃燒機的要求也不斷地在提高。因此,各工業發達都很重視生物質燃燒機的研究和生產。象英國殼牌石油公司早在數十年前就設有燃燒試驗室,從事生物質燃燒機的研究,現在的熱工廠國際組織公司,則專門研制各種類型燒嘴。美國匹茲。
堡斯維登中央研究所是較早設有火焰和爐子研究室的,米德蘭一羅斯公司表面燃燒分部是現代研制燒嘴和爐子的機構。荷蘭依姆登國際火焰研究中心,是西歐六國(英,法,德,意,比,荷)研制燒嘴和爐子的國際組織。其它如日本中外爐子公司,蘇聯全蘇熱工研究院等,不勝枚舉。他們不斷研究發展了很多新的燒嘴,以適應工業生產發展要求?,F就下列六種燒嘴,概述其要,并略加評議。
。管見所及,錯誤難免,請予以指正。二,六種有發展前途的燒嘴(一)平火焰燒嘴平火焰燒嘴是近十多年來很快發展起來的一種新型燒嘴,它是利用旋轉空氣在燒嘴出口處形成速度較大的中心反向氣流區,將燃料流股卷臥在燒嘴出口處,局部預混合,點燃后,形戍較短(軸線方。
向)較穩定的火焰,并借助于燒嘴磚的特定幾何形狀一流線形喇叭口,將火焰沿爐墻四周鋪展開來,其狀如盤,故名之日平火焰。平火焰的直徑和厚度隨燒嘴能力而變化。0. 015×10 6千卡/小時的平火焰燒嘴火焰直徑為200毫米左右,厚度為20毫米左右。0.50×1 0 6千卡/小時的平火焰燒嘴,火焰直徑可達2000毫米左右,厚度為lOO^150毫米(1)。平火焰燒嘴所產生的火焰特點是:(1)火焰幅射面積。
大,溫度場較均勻,(2)火焰較穩定,調節性能好,(3)空氣過剩系數較小,在1. 05左右,熱效率較高,(4) NOx和噪音較低,公害較少[1]。平火焰燒嘴類型很多,應用范圍也較廣,各種熱處理爐和加熱爐用的較多,鍛造爐和遂道窯也有采用的,都獲得很好的經濟效果C2]。如美國六十年代后期在很多熱處理上采用平火焰燒嘴,北美鋼鐵。
公司的罩式退火爐1,采用煤氣平火焰燒嘴后,節約燃料2'Oi~35%,提高產量20~30q0 (3)。美國,日本,西德等國七十年代初期,在加熱爐均熱段采用平火焰燒嘴也都取得較好效果[4.5]。蘇聯在鍛造爐。
遂道窯和鋅鍋加熱爐上采用重油或天然氣平火焰燒嘴,節約燃料25~30070,提高產量10%友右(7,8]。我國沈陽薄板廠的罩式退火爐,常州,浦鎮的鍛造爐,上鋼八廠的加熱爐等,先后也采用了重油或煤氣的平火焰燒嘴,也取得節約燃料15~25%,提高產量20%左右的效果。鞍鋼已初步研制成兩種煤氣平火焰燒嘴,即將用于生產。
(二)火焰可調燒嘴六十年代初期,誕生了單燒嘴U型焰均熱爐,爐長為8 -1'O米,寬4米左右,深4~5米。這種新型均熱爐產量較高,占地面積較少,投資少,比舊式均熱爐具有很多優點。但是在長度方向出現了嚴重。
的溫度不均勻,兩端鋼錠在加熱期結束時,溫差可達200℃以上(8)。英國阿普爾一費羅汀漢鋼鐵公司,為了解決這個問題,從1962 --1968年,進行了長期大量的試驗研究工作,研制成功一種旋轉空氣火焰可調燒嘴,把加熱期結束時的兩端溫差降低到60~70℃(8),加熱期結束時,降到±20℃,基本上解決了這個問題。
七十年代初期,美國阿·勒德隆鋼鐵公司布拉肯里奇廠,在U型焰均熱爐上,試驗了一種機械式火焰可調燒嘴,把兩端溫差由150℃降到<20℃(9)。六十年代末期,大型步進梁式加熱爐由美國米德蘭一羅斯公司表面燃燒分部研制成功,在格拉尼特城鋼鐵公司建成投產。這種爐子長30米左右,寬10米左右,比推鋼式加熱爐具有很多優點,但是在。
寬度方面出現了嚴重的溫度不均勻問題。  “表面燃燒分部”為了解決達個問題,研制成功一種復合式火焰可調燒嘴,其示意圖見圖2,結構保密,列為(幻。七十年代中期,日本石川島播磨公司研究成功類似美國米德蘭一羅斯公司表面燃燒分部的一種復合式火焰可調燒嘴,亦作為保密,其示意圖見圖3 (10)。
圖5  日本石川島播磨公司可調燒嘴法國,蘇聯也研制成功一些旋轉氣流火焰可調燒嘴,用于金屬加熱爐上??傊?,火焰可調燒嘴種類很多,結構形式也都保密?,F只能從理論上加以分析評述,有待通過實踐來檢驗。機械式可調燒嘴,結構較復雜,加工制作和調節維護都較麻煩,不能算是理想的火焰可調燒嘴。
旋轉氣流的火焰可調燒嘴的結構不算復雜,操作維護都較方便,調節范圍也較廣,是比較理想的一種火焰可調燒嘴。美國和日本的復合式火焰可調燒嘴,實質上也是屬于旋轉氣流式火焰可調燒嘴的一種結構形式。根據旋轉氣流燒嘴的理論(10.12.13),利用氣流旋轉數S值的大小,可以控制火焰在軸線方向的長短。而火焰可調燒嘴就是火焰長短可以在大限度內隨意調節的一種燒嘴。不旋轉氣流的燒嘴,氣體。
的流股只有一個軸線速度,而且衰減較慢,空氣和燃料混合較差,因此把火菇拉得較長。旋轉氣流的燒嘴,除了軸向分速度之外,還有一個徑向分速度,二者的衰減快慢,取決于旋轉數S值的大小,空氣和燃料混合較好,因此火焰較短較穩定。氣流的旒轉數愈大,徑向分速速度就愈大,軸向分速度就愈小,因此火焰就愈短。所以利用旋轉氣旋來控制火焰長短,是達到火焰可調燒嘴佳境界的一種理想。
手段。我們鞍鋼和攀鋼研究院一起,從1 975年開始對英國阿普爾比——費羅汀漢式旋轉空氣火焰可調燒嘴進行了分析和研究,于1 978年初步研制成一種空氣,煤氣都旋轉的火焰可燒調嘴,一次空氣旋轉角為20。,二次空氣旋轉角為35。,煤氣旋轉角為15。其結構如圖4所示,用在鞍鋼一初軋廠的U型焰均熱爐上已一年多了,兩端溫差由原來的加熱期結束時的60~0℃降低到10~20℃,取得了降低熱耗。
15%左右和縮短加熱時間30分鐘左右的生產效果。從1 978年第四季度起,我們對美國米德羔一~羅斯公司表面燃燒分部的復合式火焰可調燒嘴,又進行了分析和研究,現在正在進行三種結構形式的空氣,煤氣旋轉火焰可調燒嘴的熱態模型試驗,對。
美國的保密處已有所突破,1980年將在生產上試用,以檢驗其經濟效果。(三)高速燒嘴高速燒嘴也是近十多年來逐步發展起來的一種新的燒嘴,它和上述兩種燒嘴在利用傳熱方式上有所不同,它是以利用對流傳熱方式為主的一種燒嘴,以增加燃燒產物的速度來提高燒嘴的熱效率,所。
以火焰溫度可以較低些,空氣過剩系數可以較大些。這樣雖然減少了一些輻射傳熱量和增加了一些燃燒生成物(廢氣)量,從而也增加了廢氣帶走的熱量,但是由于對流傳熱量成倍增長,和廢氣溫度較低,也減少廢氣帶走的熱量,得失相比,還是得大于失的。但是在改善爐子溫度均勻性方面,它是具有較大的優越性的,因此很有發展前途。只是在火焰穩定性和安全上不如上述兩種燒嘴。所以這種燒。
嘴的保焰技術和監視火焰及點火技術非常關鍵,國外都列為保密。較早的高速燒嘴,氣體出口流速為50米/秒,是美國比克來公司1962年研制的一種高速等溫燒嘴。后來西歐生產為考柏雅斯特型高速燒嘴,氣流出口速度可達160米/秒。近幾年來,日本,英國,美國,蘇聯,西歐等國大量研制生產各類型的高速燒嘴,氣流出口速度可達250300米/秒(15)。
高速燒嘴的應用范圍已從熱處理爐擴大到加熱爐,均熱爐和金屬熔化爐等十多種爐子上。高速燒嘴和通常爐子用的燒嘴比,具有七個優點[16):(1)以比較均勻的加熱對爐料傳熱,(2)熱效率較大,(3)通過爐氣的快速循環改善溫度分布。
(4)燃料和空氣更有效的混合,(5)借爐子正壓快燒或只控制燃料來冷卻造成的鋼材表面班點,(6)所需燒嘴數目較少,(7)燃料消耗較少。自然對流不容易穿透包圍著爐料表面的靜止空氣葚,高速燒嘴在爐子里引起熱氣流非??斓脑傺h,從而打破了包圍著爐料表面的靜止空氣層,加快了熱的傳送。據國外資料介。
出口速度達140一一150米/秒,取得了一定效果(17J,(四)自身預熱燒嘴自身預熱燒嘴就是自己回收利用本身燃燒產物的余熱來預熱燃燒空氣的一種燒嘴。它是六十年代中期英國米德蘭研究站煤氣委員會研成功的(18],分為兩種類型,分別用于直接加熱燒城市煤氣的小容量熱處理爐子上和幅射管上。用在較低溫度的爐子上,大約節約燃料12%,用在較高溫度的爐子上,可節約燃料25q0。七十年代中期,這種燒嘴又有所發展。我國第一機械工業部的第一和第八設計院于1974~1975年曾共同研制過兩種容量為0.2×l06千卡/小時石油氣高速燒嘴英國熱工廠國際組織公司把它系列化,制成四種簡單型式的產品,即0.125×10 6千卡/小時,0.250×10 6千卡/小時,0.375×l06千卡/小時,和0.625×10 6千卡/小時,作為商品出售。應用范圍也擴大了,在玻璃熔煉爐,鍛。
造爐和坩鍋爐上都可以用,節約燃料幅度為16~50%(19.24],自身預熱燒嘴的結構如圖6所示。它是由高速燒嘴和熱交換器二者組合而成。利用高壓風機(500~700毫米水柱)的一部分高壓空氣作為抽引燃燒產物出爐的動力,通過特別設。
一28一計的噴射器,把燃燒產物從爐子里抽引出來,經過燒嘴的同心圓套管,和燃燒空氣逆向而行,遂把空氣預熱,其預熱溫度高低主要取決于爐子工作溫度和燃燒產物的抽引量,一般為爐子工作溫度的一半,如爐子工作溫度為12000C。
時,空氣可預熱到1200℃×號-600℃。圖6    自身預熱燒嘴人們熟知,不管用什么燃料的爐子,相當大一部分的熱量是從廢氣煙囪里排出,爐子工作溫度為6 0'0 0C時,大約30%燃料的熱量從煙囪由廢氣帶走,10500C時,大約帶走50qo,15500C。
時,大約帶走75%?;厥绽眠@種熱量的傳統方法是在爐子和煙囪之間安裝換熱器和(或)余熱鍋爐。但是在小爐上這樣做是不經濟的,因為設備較大,占地較多,投資昂貴。而自身預熱燒嘴就是為了比較經濟地回收利用小爐子煙氣。
帶走的熱量的一種裝備。它的原理和結構雖不復雜,但材質選擇和絕熱密封,以及抽引裝置設計等都有保密值得研究的地方,我們計劃于1 980年以后研制這種燒嘴,為小容量的妒子回收余熱提供新技術。(五)多噴孔兩種流體內混合。
霧化油用噴嘴液體燃料如重油等的燃燒,如不采用氣化法都必須首先將它霧化成很小油滴(絕大部分直徑小于5 0l-t,),然后才能很有效地燃燒,否則就會黑煙滾滾,即污染空氣,又浪費燃料,所以燃燒液體燃料的霧化好壞,是非常關鍵的問題。高壓機械霧化噴嘴和多數氣體動量霧化噴。
嘴,是常用的兩種噴嘴,它們的霧化質量,雖能達到很好的程度,但是前者需要油壓很高(20公斤/厘米2以上),后者所需油壓和霧化劑壓力雖可低得很多,但噴嘴結構較復雜,因此兩種流體霧化噴嘴的研究就很必要。近幾年來,為。
了使用蒸汽提高溫度,多噴孔兩種流體內混合霧化噴嘴在}由燒嘴設計上,獲得與日俱增的廣泛應用。這種油燒嘴在使用上是特別具有吸引力的,它被經常用來替換雙重霧化油燒嘴或桁形油燒嘴。多噴孔兩種流體內混合油燒嘴的霧。
化角不髓負荷而變化,不同于圓椎形和雙重霧化油燒嘴所顯示的霧化角在一定負荷下有相應的變化。霧化角的變化使圃椎形和雙重霧化油燒嘴用小的過??諝?,經過一個廣闊的衰減比例時,很難達到高的燃燒效率。這種油燒嘴的設計參數和作用還沒有完全。
搞清楚,特別是為了每一種用途而發展的每一種燒嘴,這是需要做大量工作和進行深入研究的。英國設菲爾德大學化學工程和燃料工藝教授P.J.英莫林格爾和N-A。邱吉爾對此作了大量試驗研究工作,獲得許多有益的數據和結。
果,并為設計這種油燒嘴提出了一個比較完整的設計程序,推薦一套比較完整的設計參數,作為設計這種油燒嘴的準則(20J。這是戶-尸,-班秘‘鞋磚蛆中的取壓贏圈7  磐噴孑L陶混合舞化燒嘴值得我們參考的.多噴孔兩種流體內混合霧化油燒嘴的結構。
示意圖如圖7所示。(六)流態化生物質燃燒機流態化生物質燃燒機又叫沸騰床生物質燃燒機,近十年來發展很快,它主要用在發電鍋爐上來燒劣質煤和凈化空氣,以減少大氣因硫的氧化物(SOx)和氮的氧化物(NOx)的污染C21.22J。
它也可以用來燒液體或氣體燃料。也可以用于熱處理爐,即所謂粒子爐。流態化生物質燃燒機的原理結構如圖8所示。氣喜氣圖8流態化生物質燃燒機的原理結構流態化生物質燃燒機的主要部分是流化床和混合室,如上圖(1),(2)部位所示。燃料和空。
氣通過混合室(1)預混合后進入流化床(2),通過流化床(2)生成有懸浮固體粒子的乳狀相和無固體粒子的氣泡相。借此兩相來提高燃料的燃燒效率和傳熱效率,其機理是相當復雜的。早在六十年代初期,英國劍橋大學的。
J.F.達非生和D.啥爾遜曾作過研究(21J,后來相繼又有許多學者對流態化燃燒從機理到實踐做了大量的研究試驗工作?,F在流態化燃燒已成為一門較為完整的專門學科,應用范圍日廣,經濟價值很大,特別是在石油危機和能。
源日趨緊迫的當今之世。英國伍德爾一達克漢姆公司(2 3]和美國三家鍋爐制造廠周兩家工程公司聯合,分別已研制成功能力為5萬磅/小時和500兆瓦的流態化燃煤蒸汽鍋爐(23J作為- 29 -b1-懈形踟打商品出售。美國能源部還為他們干|J登了廣。
告,招攬生意。據英國的資料介紹,流化床鍋爐可以燃燒含灰份高達60%的劣質煤。所以它是充分利用天然資源大量劣質煤的一種設備,很有前途?;旌鲜覂妊b有銅絲,非常細,如羊毛,以增進燃料和空氣的預混合。流化床是由陶瓷篩板和石灰石或白云石。
(或輕燒石灰石,白云石)組成。陶瓷篩板的篩孔尺寸及分布,和石灰石或白云石的粒度,都有一定的規格。床的厚度(或叫深度)也有一定的要求。它們和流態化的速度都有內在的聯系,對流化床的燃燒和傳熱效率好壞都起決定。
性的作用。流化床燃燒鍋爐,床的溫度控制在8 0'0一900℃。這是石灰百和白云石分解的溫度,也是煤炭不能熔化結塊昕要求的溫度。在此溫度范圍內,NOx生成量很低,硫的保持效果好。我國煤的資源很豐富,劣質煤也不少,有。關單位應該加速這項研究工作,急起直追。流態化生物質燃燒機燒的煤,其粒度比粉煤生物質燃燒機燒的煤粒度稍大。一,  結  束  語生物質燃燒機種類繁多,個人技術水平有限,見識不廣,介紹和評議的如有錯誤之處,請同志們指正。

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