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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安全的燃烧方式,造成大量的能源浪费和安全事故;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、安全保护功能,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,最大限度地节约了能源,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。
锅炉高效节能运行方式: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。
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但是,自然灾害后果越来越让人类意识到,地球资源(环境)不是取之不尽,之不竭,以牺牲环境换来经济发展也必将遭到大自然。随着节能观念日渐提高,新能源不断地被开发利,人类已经开始寻如何与自然环境和谐相处而又能够促进社会发展新方式。具备速冷速热能力和具有较小换热温差二大优势,这都能增加换热单元设备范围,增加工艺设计中传热操作设计范畴,并且为以前一些受传热速率或温差限制换热设计提供了可能性,如小温差回收热能,小温差冷却,以及快速恒温控制等等。其所以能够如此,这是由于板式换热器中虽然也是薄层换热。当尽量减少各个并联受热管组热偏差,为此进入锅炉系统回水采取调节分。对于一般低温热水锅炉,热水流量大,可以采自然分方式,也就是进入各个并联管组水量是根据各个管组受热情况和管路阻力大小自然分。自然分虽然结构简单,但是锅炉运行可靠性差,对于高温热水锅炉,相对水量较少,不宜采自然分方式,而该采阀门调节分,根据受热管组热负荷大小,供给相循环水量,以保证各个并联回路水温相差不大。
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混合气体达到最大爆炸含量时,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最多,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。作为预防措施,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。
从安全方面考虑,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。
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沸腾燃烧流化床:一种介于固定床和悬浮床之间的气固两相床层。流化床根据不同的流化速度划分为鼓泡床、湍流床和快速床。A鼓泡流化床结构由给煤装置、布风装置、风室、灰渣溢流口、沸腾层、悬浮段等。特点对煤种适应行强、能强化转热,节省钢材,便于灰渣的综合利用,对环境污染较煤粉炉轻,锅炉本体结构简单。B循环流化床是新一代高效,低污染洁净煤燃烧技术。其特点是在于燃料及脱硫剂在流化床状态下经过多次循环,反复的进行低温燃烧和脱硫反应。C循环流化床和鼓泡流化床燃烧过程中最主要的区别在于1、循环流化床沸腾层内流化速度很高一般为3~10m/s最高可达10m/s,鼓泡流化床锅炉的流化速度为1~3m/s。
煤粉锅炉的燃烧设备:煤先经磨煤设备,然后喷入炉膛内燃烧,整个燃烧过程是在炉膛内呈悬浮状进行,这种锅炉称为煤粉炉。其特点能改善与空气的混合,加快点火盒和燃烧,煤种适用性广,适应于大中型锅炉。煤粉锅炉的燃烧设备有煤粉设备、制粉系统和煤粉燃烧器。
燃油燃烧器:有喷油嘴和调风器组成;是将燃料油雾化,并于空气强烈混合后送入炉膛,使油气混合物在炉膛内呈悬浮状态的一种燃烧设备。燃油燃烧器是燃油锅炉的关键设备,按使用燃料种类可分轻质油燃烧器和重质油燃烧器,重油黏度大,在重油燃烧器内一般设置预热器。工业燃油锅炉大多配置轻质油燃烧器。
燃气燃烧器:它是燃气锅炉的最主要的燃烧设备。燃气燃烧器有扩散式燃烧器、大气式燃烧器和完全预混式燃烧器。
高压点火又称为电火花点火,是应用广泛的一种点火方法。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过时,燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体。随着两极间电压的增高,电场逐渐加强,燃料中的带电体被电场加速,运动着的带电粒子与分子发生非弹性碰撞。当碰撞剧烈到一定程度,分子就被电离,从而也变成了带电粒子。带电粒子的浓度以指数级数增加,开始时的小电流被放大几百万倍,产生一个大电流。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的比值。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的温度与压力条件。
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