自預(yù)熱式燒嘴技術(shù)

1、自預(yù)熱式燒嘴技術(shù)關(guān)于燃?xì)鉄靻?wèn)題的研究從以下四個(gè)方面進(jìn)行闡述：一、高溫空氣燃燒技術(shù)基本原理及關(guān)鍵技術(shù)。二、高效空氣白身預(yù)熱式燃?xì)鉄旖Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介。三、如何達(dá)到燃?xì)鉄斓年P(guān)鍵硬指標(biāo)。四、燃?xì)鉄斓姆轮扑悸?。一、高溫空氣燃燒技術(shù)基本原理及關(guān)鍵技術(shù)：高溫空氣燃燒技術(shù)的基本思想是讓燃料在高溫低氧體積濃度 氣氛中燃燒。它包含兩項(xiàng)基本技術(shù)措施：一項(xiàng)是采用溫度效率高、熱 回收率高的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產(chǎn)物中的顯熱，用于 預(yù)熱助燃空氣，獲得溫度為400800 C，甚至更高的高溫助燃空氣。 另一項(xiàng)是采取燃料分級(jí)燃燒和高速氣流卷吸附輻射管內(nèi)燃燒產(chǎn)物，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，獲得濃度為3% 15%(體積比

2、)的低氧氣 氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中，首先進(jìn)行諸如裂解等重組過(guò)程，造 成與傳統(tǒng)燃燒過(guò)程完全不同的熱力學(xué)條件， 在與貧氧氣體作延緩狀燃 燒下釋出熱能，不再存在傳統(tǒng)燃燒過(guò)程中出現(xiàn)的局部高溫高氧區(qū)。這種燃燒方式一方面使燃燒室內(nèi)的溫度整體升高且分布更趨均勻，使燃料消耗顯著降低。降低燃料消耗也就意味著減少了CO2、氮氧化物(NOx)等氣體的排放。氮氧化物(NOx)是造成大氣污染的重要來(lái)源之 一，NOx的生成速度主要與燃燒過(guò)程中的火焰最高溫度及氮、氧的 濃度有關(guān)，其中溫度是影響熱力型 NOx的主要因素，Zeldovch等人通過(guò)試驗(yàn)及推導(dǎo)得出:NOx生成速度=3X 1014 N2O 2 x exp (-

3、54200/RT),其中N2O2為N2和Q的濃度。由上式可知NOx生成度與溫度呈指數(shù)關(guān)系，在燃燒溫度低于 1500C 時(shí)，NOx生成很少，但當(dāng)溫度達(dá)到 1500C時(shí)，每升高100C, NOx 生成速度就增加67倍。高溫空氣燃燒技術(shù)與傳統(tǒng)燃燒相比沒(méi)有燃燒的局部高溫區(qū)，同時(shí)也降低了氮、氧的濃度；此外，由于采取大速度氣流，燃燒速度快， 煙氣在管道內(nèi)停留時(shí)間短，也進(jìn)一步降低了 NOx排放濃度低。燒嘴的設(shè)計(jì)原則是合理控制空氣和燃料氣的混合速度，即控制噴嘴火焰的角度、長(zhǎng)度和速度。不能讓空氣和燃料氣混合得太快，噴 嘴火焰過(guò)短，這樣容易形成局部高溫；但也不能混合得太慢，即噴嘴 火焰過(guò)長(zhǎng)。為了保證燃料在低氧氣氛

4、中燃燒， 必須在設(shè)計(jì)其供給通道 時(shí)，考慮燃料和空氣在空間的擴(kuò)散、混合和射流的角度及深度。而這 些參數(shù)應(yīng)根據(jù)加熱功率、輻射管尺寸、加熱工藝要求、燃料種類、預(yù) 熱溫度和燃料氣壓力等因素來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，射流的速度越大，爐 內(nèi)的卷吸和回流作用越強(qiáng)烈，就越有利于實(shí)現(xiàn)低氧的氣氛，而這種相 對(duì)很低的燃料氣和氧氣濃度降低了平均燃燒速度，拓展了燃燒邊界， 形成了均勻的溫度場(chǎng)，進(jìn)而也降低了NO x的排放。關(guān)于燒嘴噴頭的 關(guān)鍵幾何尺寸需要參考噴嘴技術(shù)手冊(cè)等相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。二、白預(yù)熱式燒嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介SINMAXO Single Ended Radianl tubeC Direct Healing如上圖所示，白

5、預(yù)熱式燒嘴結(jié)構(gòu)包括噴嘴、換熱器、點(diǎn)火裝置、 閥門、壓力控制裝置、煙氣流動(dòng)系統(tǒng)組成。其中關(guān)鍵的部分就我目前 的理解而言有4部分：1.噴嘴分為兩級(jí)燃燒，目的是延長(zhǎng)火焰長(zhǎng)度， 降低火焰溫度從而使燃燒緩慢均勻。2.換熱器的設(shè)計(jì)，使空氣有足夠 高的預(yù)熱溫度，從而提高熱效率，換熱器采用金屬或陶瓷材料。3.點(diǎn)火方式，采取直接電極點(diǎn)火，火焰檢測(cè)采用電離或紫外線 UV方式。4. 燃燒模式采用脈沖on-off （開(kāi)/關(guān)）控制方式，有效延長(zhǎng)輻射管使用 壽命并提局爐溫均勻性。三、如何達(dá)到燃?xì)鉄斓年P(guān)鍵關(guān)鍵硬指標(biāo)燃?xì)鉄斓年P(guān)鍵關(guān)鍵硬指標(biāo)是：熱效率（WS達(dá)到了 80% ）和低NOx.1. 熱效率（WS達(dá)到了 80% ）:

6、采取合理的燃料氣與空氣的比例使燃料有足夠的氧氣來(lái)達(dá)到充分燃燒；計(jì)算換熱器的換熱效率及預(yù)熱空氣的溫度為400800 C ,甚至更高的高溫助燃空 氣，使燃燒順利進(jìn)行；合理設(shè)計(jì)噴嘴形狀尺寸，使燃燒盡量 緩慢均勻充分，設(shè)計(jì)時(shí)需要參考噴嘴設(shè)計(jì)手冊(cè)。關(guān)于熱效率 的計(jì)算可以利用燃燒熱和輻射熱的比值來(lái)計(jì)算。2. 低NOx :根據(jù)相關(guān)理論和經(jīng)驗(yàn)公式可使火焰溫度控制在1500 C以下，從而達(dá)到低NOx目的。關(guān)于低NOx指標(biāo)及檢 測(cè)方式方面的信息需要進(jìn)一步收集。四、燃?xì)鉄斓姆轮扑悸贰?、準(zhǔn)備噴嘴設(shè)計(jì)手冊(cè)及換熱器設(shè)計(jì)手冊(cè)。2、選擇金屬噴嘴和金屬換熱器及金屬輻射管作為初步仿制燒嘴 類型。3、對(duì)所選燒嘴安裝使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行技術(shù)參數(shù)研究，確定噴嘴形狀尺寸，同時(shí)計(jì)算噴嘴