燃氣鍋爐燃燒器的構(gòu)造演示文稿

燃氣鍋爐燃燒器的構(gòu)造演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有40頁\編輯于星期三優(yōu)選燃氣鍋爐燃燒器的構(gòu)造現(xiàn)在是2頁\一共有40頁\編輯于星期三1概述

燃氣供熱鍋爐因其節(jié)能、環(huán)保、自動化程度高、燃燒調(diào)整方便、升降溫速度快、鍋爐熱效率高等諸多優(yōu)點在供熱行業(yè)越來越受到人們的青睞和廣泛應(yīng)用。由于其使用的燃料是易燃易爆的燃氣，因此，燃氣的燃燒狀態(tài)對鍋爐的安全運行起到了至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)在是3頁\一共有40頁\編輯于星期三

下面以新疆某熱力公司現(xiàn)有的3臺SZS29-1.6/130/70-QT型燃氣鍋爐為例分析：鍋爐均由上海某鍋爐廠制造和安裝，燃燒器采用德國扎克公司產(chǎn)品，為SG300鼓風型微正壓燃燒器，燃料為本地產(chǎn)的天然氣。燃燒器負荷分為10檔，運行時每檔所需的天然氣量和空氣量已由扎克公司技術(shù)人員設(shè)置好，使用者無法調(diào)節(jié)

現(xiàn)在是4頁\一共有40頁\編輯于星期三德國生產(chǎn)的扎克燃燒器現(xiàn)在是5頁\一共有40頁\編輯于星期三意大利生產(chǎn)的百得燃燒器現(xiàn)在是6頁\一共有40頁\編輯于星期三燃燒器燃燒需要的空氣由鼓風機輸送，分為一次風和二次風。一次風經(jīng)過燃燒器的前風箱后形成多股狀，與從燃燒器氣環(huán)噴孔噴出的多股狀天然氣形成混合氣體，并通過燃燒器的穩(wěn)焰盤向爐膛四周均勻擴散，一次風約占總風量的70%。2燃燒器燒原理現(xiàn)在是7頁\一共有40頁\編輯于星期三現(xiàn)在是8頁\一共有40頁\編輯于星期三現(xiàn)在是9頁\一共有40頁\編輯于星期三二次風以單股狀經(jīng)過燃燒器中間DN150mm的管道由擴散器向爐膛四周均勻擴散，二次風約占總風量的30%。一次風可以強烈擾動天然氣，迫使天然氣的流向由徑向向軸向彎曲，使混合氣體通過導(dǎo)向葉片后旋轉(zhuǎn)。天然氣燃燒器采用垂直交叉混合方式，天然氣從噴孔以鍋爐徑向方向噴出，一次風以鍋爐軸向方向噴出，兩股氣體垂直混合，最終使混合氣體的核心為馬蹄形狀的天然氣，空氣包裹在馬蹄四周。燃燒器的氣環(huán)上有6個噴孔區(qū)，每個噴孔區(qū)內(nèi)有40個直徑為6mm的噴孔。

現(xiàn)在是10頁\一共有40頁\編輯于星期三現(xiàn)在是11頁\一共有40頁\編輯于星期三現(xiàn)在是12頁\一共有40頁\編輯于星期三當鍋爐負荷最大時天然氣在噴孔處的流速可達100m/s，一次風的流速為40m/s。根據(jù)下式可以計算天然氣從噴孔出來經(jīng)過多長距離后其流向才與空氣流平行并混合式中L——天然氣入射后的折服距離或入射深度，

k——天然氣噴孔形狀分布系數(shù)，取1.6～2.2

d——天然氣噴孔直徑，mm

v1——天然氣流速，m/s

ρ1——天然氣密度，kg/m3

v2——一次風流速，m/s

ρ2——空氣密度，kg/m3

d——天然氣從噴孔噴出時流向與一次風流向的夾角現(xiàn)在是13頁\一共有40頁\編輯于星期三天然氣的密度為0.8kg/m3，空氣的密度為1.29kg/m3：當天然氣流向與一次風流向垂直時，d=90°；取k=2，經(jīng)計算得L=24mm。即天然氣從噴孔噴出后在鍋爐徑向的入射深度達到24mm后，其速度方向從徑向改變?yōu)檩S向，與一次風氣流平行。從理論上分析，如果保持兩種氣流的平行流動則只能靠擴散作用混合天然氣，其混合效果肯定不佳，產(chǎn)生的火焰偏軟且發(fā)紅。而且由于燃燒器氣環(huán)上只有6個噴孔區(qū)，導(dǎo)致天然氣像6片花瓣那樣分布，在花瓣位置處天然氣過濃，而在花瓣之間基本沒有天然氣存在。

現(xiàn)在是14頁\一共有40頁\編輯于星期三通過調(diào)節(jié)導(dǎo)向葉片角度來調(diào)節(jié)混合氣體的旋轉(zhuǎn)方向，既可以使天然氣折服，又可以依靠旋轉(zhuǎn)角度使天然氣在360°方向上均勻分布。另外，混合氣可以在穩(wěn)焰盤處產(chǎn)生穩(wěn)定的負壓區(qū)，使高溫天然氣回流，保證穩(wěn)定燃燒。現(xiàn)在是15頁\一共有40頁\編輯于星期三在燃燒器燃燒調(diào)節(jié)中，要依靠氧量控制柜對天然氣量進行微調(diào)，保持空燃比在合理范圍內(nèi)。氧量控制柜不能調(diào)節(jié)空氣量。氧量控制柜工作原理及作用是：通過煙道內(nèi)的探頭測量煙氣的含氧量，當含氧量高時，燃燒控制系統(tǒng)會自動增大天然氣量；當含氧量低時，燃燒控制系統(tǒng)會自動減少天然氣量。氧量控制柜根據(jù)探頭測得的含氧量，利用空氣壓縮機(3臺鍋爐共用)產(chǎn)生的壓縮空氣調(diào)節(jié)天然氣調(diào)節(jié)閥來控制天然氣的壓力，從而達到調(diào)節(jié)天然氣流量的目的。

現(xiàn)在是16頁\一共有40頁\編輯于星期三

燃燒器在正常工作情況下，天然氣的壓力為22～45kPa。鼓風機的風壓為4～6kPa。燃燒器負荷不同時，天然氣壓力和鼓風機風壓不同，但始終保證在此范圍內(nèi)變化，否則會影響燃燒器的正常燃燒。燃燒器正常燃燒火焰見圖2。

現(xiàn)在是17頁\一共有40頁\編輯于星期三3存在問題

該車間天然氣鍋爐供熱運行多年，前期燃燒器運行狀況良好，但近年發(fā)現(xiàn)燃燒器運行不穩(wěn)定。鍋爐運行時存在的主要問題如下：

①燃燒器火焰為不規(guī)則馬蹄狀，并且朝水冷壁管處偏燒，火焰呈黃色。燃燒器不正常燃燒火焰見圖3?，F(xiàn)在是18頁\一共有40頁\編輯于星期三燃燒室（爐膽）回燃室②鍋爐水冷壁管上有發(fā)黑區(qū)，形成炭黑，見圖4。③2009年經(jīng)西北節(jié)能監(jiān)測中心對鍋爐的煙氣進行測試，CO嚴重超標。煙氣測試數(shù)據(jù)見表1?，F(xiàn)在是19頁\一共有40頁\編輯于星期三現(xiàn)在是20頁\一共有40頁\編輯于星期三

①人員中毒

天然氣不完全燃燒會產(chǎn)生大量的C0。由于燃燒器運行時會產(chǎn)生振動，使爐膛和煙道密封性能降低而導(dǎo)致C0泄漏。C0的毒性很大，當空氣中的CO體積分數(shù)達到100×10-6時會使人輕微中毒，達到(400～600)×10-6時會使人嚴重中毒并窒息，達到4000×10-6時可使人迅速死亡。4、不完全燃燒的危害現(xiàn)在是21頁\一共有40頁\編輯于星期三在本次測試中煙氣中C0體積分數(shù)已經(jīng)超過了4000×10-6，如果煙氣中CO泄漏到空氣中，會給操作人員造成致命的危險。只要煙氣中存在大量的CO，就會存在危險。為了防止操作人員中毒，進入鍋爐間必須先打開軸流風機，通風5～10min，并用CO檢測儀檢測，確認空氣中CO體積分數(shù)小于100×10-6后方可進入鍋爐間工作。現(xiàn)在是22頁\一共有40頁\編輯于星期三③產(chǎn)生炭黑

天然氣不完全燃燒產(chǎn)生的炭黑在水冷壁上積聚會影響熱傳遞，降低鍋爐的熱效率。在停爐檢修時粘在管壁上的炭黑不易清掃，加大了檢修的工作量，清掃時炭黑四處飛揚，嚴重危害了員工的身體健康?，F(xiàn)在是23頁\一共有40頁\編輯于星期三②天然氣耗量大

天然氣完全燃燒后釋放的熱量比不完全燃燒要大。天然氣的低熱值為35.7MJ/m3，如果發(fā)生不完全燃燒，其釋放的熱量就小于35.7MJ/m3。在實際生產(chǎn)中表現(xiàn)為天然氣消耗量的不同，在同一供熱負荷下不完全燃燒的耗氣量要比完全燃燒的耗氣量大。與2006年相同負荷比較，由于不完全燃燒，2007年每天要多消耗天然氣11953m3/d，這樣就造成了不必要的能源浪費?，F(xiàn)在是24頁\一共有40頁\編輯于星期三5原因分析

天然氣鍋爐運行中的黃色火焰是一種不完全燃燒現(xiàn)象。一般表現(xiàn)為火焰長而弱，內(nèi)焰模糊，嚴重時出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象。產(chǎn)生黃色火焰和煙氣中CO體積分數(shù)偏大的原因是參與燃燒的空氣量不足，或天然氣與空氣混合不均勻。造成空氣量不足或混合不均勻的原因可能有以下6方面：現(xiàn)在是25頁\一共有40頁\編輯于星期三①使用天然氣品質(zhì)與設(shè)計不符。②使用天然氣壓力大大超過額定壓力。③燃燒器周圍環(huán)境差，影響空氣的供給或空氣質(zhì)量污染嚴重。④燃燒器設(shè)計不好，混合器效率低。⑤空氣與天然氣的配比不合理，存在以下3個問題：

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b.當燃燒器在高負荷(7～10檔)運行時會產(chǎn)生振動，長時間振動會導(dǎo)致氣門和風門原設(shè)置的固定螺栓發(fā)生松動移位使天然氣量和空氣量發(fā)生變化，造成空燃比不合理，同時也會造成爐膛和煙道漏風使煙氣中02體積分數(shù)增大。當空氣量減少較大時，由于天然氣僅能微調(diào)，造成空燃比低于正常值，天然氣會不完全燃燒并產(chǎn)生大量的CO。

現(xiàn)在是27頁\一共有40頁\編輯于星期三當天然氣量增大時，由于空氣量無控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，天然氣不完全燃燒會產(chǎn)生黃色火焰、炭黑和大量的CO。當空氣量增大或天然氣量減少時天然氣將完全燃燒。由于漏風使煙氣中02體積分數(shù)增大時，氧量控制柜會自動調(diào)節(jié)天然氣調(diào)節(jié)閥來增大天然氣量，而漏風并沒有參與燃燒，造成煙氣中CO體積分數(shù)超標。在10檔運行時，1號鍋爐煙氣中CO的體積分數(shù)超標是由于爐膛、煙道漏風造成的。2號鍋爐煙氣中C0的體積分數(shù)超標是由于氣門螺栓松動和爐膛、煙道漏風造成的?，F(xiàn)在是28頁\一共有40頁\編輯于星期三

c.天然氣調(diào)節(jié)閥內(nèi)部零件老化，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥減壓不恒定，壓力波動較大。⑥一次風擾動性較差，空氣與天然氣混合不良。在燃燒過程中，爐膛中的溫度一般較高，天然氣的燃燒速度也較快。如果爐膛內(nèi)天然氣與空氣混合不均勻，會使一些區(qū)域的氧氣量不足，當這些氧氣消耗完后，混合氣體中只有天然氣而沒有氧氣，即使爐膛溫度很高，燃燒也不能繼續(xù)進行。只有當其他區(qū)域的氧氣與之混合后，才能繼續(xù)燃燒。

現(xiàn)在是29頁\一共有40頁\編輯于星期三當氧氣量不足時，天然氣燃燒會產(chǎn)生大量的CO。因此，應(yīng)加強氣體擾動，增強天然氣的回流。通過分析，造成燃燒器一次風擾動性差的主要原因如下：

a.穩(wěn)焰盤四周導(dǎo)向葉片角度不正確，使混合氣體擾動不強。

b.鼓風機消聲器長時間積灰，造成風道阻力增大，導(dǎo)致風壓偏低，一次風的擾動性差?，F(xiàn)在是30頁\一共有40頁\編輯于星期三

在扎克公司技術(shù)人員未對燃燒器調(diào)節(jié)之前，為了防止各種危害的發(fā)生，該供熱車間采取了以下臨時安全措旆.

①當燃燒器在高負荷(7～10檔)運行時，為了防止煙氣中CO的體積分數(shù)超標，在保證供熱需求的前提下，停止氧量控制柜和空氣壓縮機的運行，停止2號鍋爐的運行，運行1號鍋爐和3號鍋爐。

②降低鍋爐供熱負荷時先降低1號鍋爐負荷。

③加強鍋爐間的強制通風，規(guī)定鍋爐間通風機24h連續(xù)運行。加強運行人員和值班人員的巡檢力度，并將采取的措施張貼到控制室，組織職工進行學習。6采取的臨時應(yīng)急措施現(xiàn)在是31頁\一共有40頁\編輯于星期三7、解決問題的措施

扎克公司技術(shù)人員針對出現(xiàn)的問題，采取了以下措施。

①合理調(diào)節(jié)空燃比

a.拆下天然氣調(diào)節(jié)閥檢查，未發(fā)現(xiàn)零部件老化現(xiàn)象。通過檢測，天然氣流量隨著檔位在正常范圍內(nèi)變化(560～2970m3/h)。但是在運行中仍然要定期觀察，記錄天然氣的壓力是否一直保持在正常范圍內(nèi)。現(xiàn)在是32頁\一共有40頁\編輯于星期三b.燃燒器在7～10檔下運行，檢查氣門、風門開度并適當調(diào)節(jié)，保證空燃比在合理的范圍內(nèi)。在調(diào)節(jié)時必須用煙氣分析儀監(jiān)測煙氣中的CO、NOx等的含量，使其達到安全范圍。在調(diào)節(jié)過程中必須先增大空氣量，隨后逐步增大天然氣量，以確保調(diào)整過程中的安全性。每檔調(diào)節(jié)確定后緊固螺栓，在運行中加強檢查，防止松動。加強爐膛和煙道的密封，減少漏風?，F(xiàn)在是33頁\一共有40頁\編輯于星期三

c.正確安裝氧量控制柜探頭，使氧量控制柜處于正常工作狀態(tài)。及時更換損壞的探頭，更換后的探頭按照規(guī)定加熱1h后(加熱到730℃，防止煙道冷凝水損壞探頭)放入煙道。氧量控制柜使用時應(yīng)注意兩點：斷電后必須將探頭從煙道中取出；在保溫期暫時停爐不要給氧量控制柜斷電，除非保溫期結(jié)束，探頭一直處于通電狀態(tài)時表面不會有冷凝水產(chǎn)生?，F(xiàn)在是34頁\一共有40頁\編輯于星期三②加強一次風擾動

a.測試鼓風機風壓。風壓與2006年對比有所降低，1號鍋爐2006年在檔位為1時風壓為5900Pa，而在2007年10月相同檔位卻為5544Pa，這樣會使一次風的擾動性差，容易造成天然氣不完全燃燒。安排員工清理鼓風機消聲器上的積灰后，增大了鼓風風壓，提高了一次風的擾動性。現(xiàn)在是35頁\一共有40頁\編輯于星期三

b.適當調(diào)整導(dǎo)向葉片角度，使混合氣體進一步完全混合。這是保證完全燃燒的一項重要措施。這種調(diào)節(jié)可以改變火焰的旋向、長度及爐膛火焰充滿度。未調(diào)節(jié)前在低檔位時火焰朝水冷壁管處偏燒且火焰不均勻，說明導(dǎo)向葉片旋轉(zhuǎn)角度存在問題。調(diào)節(jié)后火焰位于爐膛中部，火焰均勻，不存在局部黃色?，F(xiàn)在是36頁\一共有40頁\編輯于星期三

③由扎克公司技術(shù)人員對1號、2號鍋爐燃燒器重新進行調(diào)整后，讓1號、2號鍋爐的燃燒