布朗氣復(fù)合燃料燃燒法在燃煤工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用

布朗氣復(fù)合燃料燃燒法在燃煤工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用

1燃燒方法的經(jīng)濟(jì)效益在使用過(guò)程中，有一個(gè)問(wèn)題是：過(guò)度空氣系數(shù)大，火焰溫度低，燃燒不足，燃燒效率低，環(huán)境保護(hù)難以保證。因此，研究一種更好、更實(shí)用的燃燒方法，不僅具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有一定的社會(huì)效益。本文介紹的方法是在燃煤工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程中加入布朗氣,方法簡(jiǎn)單實(shí)用,安全可靠,既可用于新置鍋爐,也可用于舊鍋爐的改造,該方法可廣泛使用于各種類型的燃煤工業(yè)鍋爐,特別是在大型燃煤工業(yè)鍋爐中可獲得明顯效應(yīng)。2布局式氣燃燒法2.1成立創(chuàng)作氫氧混合氣體嚴(yán)格按照水(H2O)分子結(jié)構(gòu)摩爾當(dāng)量配比,經(jīng)專用設(shè)備電解產(chǎn)生的活性氫氧混合氣體。2.2布朗氣的特點(diǎn)布朗氣作為一種具有活性的氫氧混合氣體,其燃燒性能參數(shù)與氫氣相似,具有燃燒溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、最小點(diǎn)火能量小,擴(kuò)散系數(shù)大等特點(diǎn),燃?xì)溴仩t較燃油鍋爐節(jié)能達(dá)60%以上,零污染零排放,安全環(huán)保。2.3布放器的復(fù)燃燃燒法布朗氣的成分為氫氣與氧氣,其混合比例嚴(yán)格為H∶O=2∶1,燃燒時(shí)只能調(diào)整混合氣體總量大小,不需調(diào)整也無(wú)法調(diào)整其混合比例;氫氧氣是主要成分為氫氣和氧氣的混合氣體,其混合比例可按需求進(jìn)行調(diào)整。2.4布朗氣復(fù)燃法的定義和意義在特定的燃燒設(shè)備中,按照一定的程序,將布朗氣混入其他可燃物的燃燒空間中共同燃燒,以獲得優(yōu)良燃燒效果的一種燃燒方法。因?yàn)椴祭蕷鉄o(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒,燃燒后唯一產(chǎn)物為水,無(wú)任何有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生,是最潔凈的燃料;布朗氣通過(guò)電解水產(chǎn)生,可十分方便地獲得,設(shè)備只消耗水和電,原料來(lái)源經(jīng)濟(jì);另外,布朗氣即產(chǎn)即用,常壓操作,不存儲(chǔ)和長(zhǎng)距離輸送,安全性良好;使用布朗氣復(fù)燃法可以降低煙氣中可燃物的含量,提高燃燒效率,減少環(huán)境污染,降低能耗。4本布局法適用于燃料爐的應(yīng)用4.1布?xì)飧谎跞紵谋匾允褂貌祭蕷鈴?fù)燃法,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)因?yàn)椴祭蕷庵泻腥种坏难鯕夂腿种臍錃?因此,燃燒過(guò)程不需額外增氧,無(wú)過(guò)量空氣現(xiàn)象,減少冷空氣進(jìn)入鍋爐帶來(lái)的熱損失;(2)加入布朗氣可形成高溫燃燒環(huán)境與富氧環(huán)境,有利于燃煤的著火與燃盡,有利于煙氣中可燃?xì)怏w與可燃微粒的燃盡,提高燃料利益率,降低煤耗;(3)由于布朗氣富氧,布朗氣在高溫燃燒過(guò)程中可產(chǎn)生O·、H·和OH·等活性原子,可促進(jìn)燃料中高碳?xì)滏湹牧呀?使氧化反應(yīng)速度加快,起到催化燃燒的效果。(4)應(yīng)用布朗氣可使燃況得以改善,既獲潔凈燃燒效果,又能提高燃燒效率,有利環(huán)保,并可降低鍋爐運(yùn)行成本。4.2燃燒口位置的確定一般采用燃燒器于鍋爐燃燒區(qū)直接燃燒。該法簡(jiǎn)單易行,安全可靠。根據(jù)鏈條爐排鍋爐的爐膛特點(diǎn)以及燃煤改燃?xì)獾慕?jīng)驗(yàn),研究認(rèn)為,無(wú)論是新鍋爐還是舊鍋爐改造,只需在鍋爐前拱上方接近燃燒區(qū)的墻壁外壁設(shè)置燃燒口,再將燃燒器安置于此即可。燃燒器功率大小由鍋爐功率確定,然后聯(lián)接輸氣管道。由于燃煤鍋爐有“D”型、“A”型等不同結(jié)構(gòu),燃燒器安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定在鍋爐爐膛的前方或兩側(cè),根據(jù)鍋爐總功率的大小可配置一臺(tái)或數(shù)臺(tái)燃燒器。圖1為鏈條爐排鍋爐單側(cè)安置示意圖,圖2為鏈條爐排鍋爐雙側(cè)安置示意圖,圖3為前側(cè)安置示意圖。注意:在拋煤機(jī)鍋爐等燃料不穩(wěn)定的鍋爐中,燃燒器設(shè)置應(yīng)保證火焰方向與燃料運(yùn)動(dòng)方向基本一致,以免燃料堵塞燃燒器噴嘴導(dǎo)致意外事件;另外,鍋爐引燃區(qū)與燃燼區(qū)對(duì)氧氣與溫度的要求不高,設(shè)置燃燒器時(shí)應(yīng)避免這兩個(gè)區(qū)域,以免局部高溫毀壞設(shè)備。4.3環(huán)保節(jié)能型低氧燃燒材料燃用布朗氣設(shè)備與目前常用的燃油、燃?xì)庠O(shè)備技術(shù)參數(shù)總體相近,但因氫氣爆炸極限小(在空氣中爆炸極限為4.1%～74.2%,在氧中爆炸極限為4.7～93.9%),燃速快,所以對(duì)燃燒器的安全性、穩(wěn)定性較一般燃燒器更為嚴(yán)格。目前常用的燃燒器有兩種,一種是布朗燃燒器,一種是氫氧燃燒器。布朗燃燒器是一種采用燃油和布朗氣的復(fù)合燃料燃燒器系統(tǒng),按布朗氣的加人方式分為內(nèi)混式、外混式和直燃,這里選擇直燃型用于布朗氣燃燒,可調(diào)節(jié)流量,但不能調(diào)節(jié)布朗氣中的氫氧比值,目前,美、日、德、韓等都有廠商生產(chǎn)布朗燃燒器,中國(guó)兵器科學(xué)研究院寧波分院也生產(chǎn)該產(chǎn)品,并已申請(qǐng)專利。氫氧燃燒器以燃?xì)錇橹?可燃用布朗氣,氣流量大小可調(diào)節(jié),但燃用布朗氣時(shí)調(diào)節(jié)氫氧比值無(wú)效,該設(shè)備是一種性能更佳更專業(yè)的燃燒器。雖然氫氧燃燒器既可燃用布朗氣,又可燃用純氫,但是否選用該型設(shè)備應(yīng)根據(jù)具體情況確定,在條件允許的情況下,建議盡量使用氫氧燃燒器,該類產(chǎn)品目前市場(chǎng)有售,大多為美、日、德及中國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)品。4.4對(duì)低熱值燃燒進(jìn)行有效復(fù)燃采用布朗氣復(fù)燃法對(duì)原鍋爐系統(tǒng)主體不作改變,但是密封要求比一般燃煤鍋爐嚴(yán)格,必須從嚴(yán)設(shè)計(jì)鍋爐包裝、煙氣系統(tǒng),確保密封,并避免煙氣流程出現(xiàn)死角;另外應(yīng)將燃燒器設(shè)置處的直管設(shè)計(jì)成彎管,這樣既方便安置燃燒器,又可緩解局部高溫問(wèn)題。采用布朗氣復(fù)燃法必須嚴(yán)格配置配全相關(guān)設(shè)施,包括布朗燃燒器、布朗氣發(fā)生器、濕式防回火器、燃燒器自動(dòng)控制系統(tǒng),防爆裝置,止回閥、截止閥等,并要求嚴(yán)格執(zhí)行操作工藝。采用布朗氣復(fù)燃法的鍋爐房,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行燃?xì)忮仩t房的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),舊鍋爐房改造時(shí)同比執(zhí)行。4.5管道鋪設(shè)不可直接鋪設(shè)于地面應(yīng)用布朗氣時(shí),應(yīng)將布朗氣系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備安置于便于維護(hù)、通風(fēng)良好的安全位置,防止碰撞,避免高溫,以防不測(cè);管道鋪設(shè)盡量簡(jiǎn)短、穩(wěn)固,不得敷設(shè)于地面下影響檢修,架設(shè)于空中時(shí)不得影響其它操作;管道鋪設(shè)前必須認(rèn)真檢查管材,最好逐一進(jìn)行水壓、氣壓試驗(yàn),全部合格再鋪設(shè),鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保證彎角處平緩過(guò)渡,以防氣體滯留,鋪設(shè)完畢必須進(jìn)行氣壓、水壓試驗(yàn),確保無(wú)隱患運(yùn)行。5采用概率復(fù)燃法的效果分析5.1環(huán)保水與無(wú)氧化反應(yīng)燃煤的燃燒過(guò)程實(shí)質(zhì)是由其中可燃揮發(fā)成分與固體燃料共同完成,其中可燃揮發(fā)成分又由碳?xì)浠衔?、氮氧化物等組成,由于燃煤中氮氧化物等含量極少,這里主要分析碳?xì)浠衔镏械囊谎趸?。一氧化碳的氧化反?yīng)(燃燒)一般認(rèn)為是所謂“復(fù)雜鏈鎖反應(yīng)”。但是,當(dāng)把除掉水分和氫的“干燥”一氧化碳和氧接觸,則在700℃以下不反應(yīng),超過(guò)700℃會(huì)發(fā)生緩慢的多項(xiàng)反應(yīng)。因此,一氧化碳的氧化鏈鎖反應(yīng)成立的條件是必須有O·、H·和OH·等原子或原子團(tuán)組成的活化中心參與反應(yīng),它們對(duì)一氧化碳的氧化反應(yīng)起了觸媒作用。而布朗氣中恰好含有大量的上述活化中心,這是因?yàn)橐环矫娌祭蕷馐峭ㄟ^(guò)電解水的方式獲得,不同于其他類型混合氣體;另一方面布朗氣即產(chǎn)即用,混合氣體具有時(shí)效性(活性)。燃煤工業(yè)鍋爐中實(shí)際化學(xué)反應(yīng)情況要復(fù)雜得多,但需特別說(shuō)明的是:布朗氣的加入量即使在小于煙氣排放總量的千分之一時(shí),其催化燃燒效果同樣顯著。其次,布朗氣對(duì)爐壁有吸附作用,其滯后效果明顯,因此可間歇式通入布朗氣,其效果和連續(xù)通入并無(wú)明顯差異,具體間歇方式根據(jù)實(shí)際效果確定。另外,分析認(rèn)為,對(duì)于像油墨、造紙廢渣廢液等燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量黑煙的工業(yè)廢料,布朗氣復(fù)燃法同樣可取得十分滿意的燃燒效果,但前提是必須要有與之匹配的爐型。5.2過(guò)低的雙向燃燒煙氣中氧氣的濃度對(duì)碳煙燃盡具有很大影響,為保證燃燒充分,必須具有足夠的空氣量,即較大的過(guò)量空氣系數(shù);但增大過(guò)量空氣系數(shù),將使燃燒后煙氣量顯著增加,燃燒溫度劇烈下降,影響燃燒效率;因此,實(shí)際工程應(yīng)用中,在保證燃燒完全充分的條件下,應(yīng)盡可能采用較低的過(guò)量空氣系數(shù)。通常,鍋爐和燃燒器的過(guò)量空氣系數(shù)α控制在1.2～1.3(少數(shù)貧氧區(qū)略微偏高),以取得燃燒穩(wěn)定、排放合格的燃燒工況。在采用布朗氣復(fù)燃法時(shí),在燃燒排放相近并達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下,經(jīng)有關(guān)單位測(cè)定,過(guò)量空氣系數(shù)α=1.01～1.02,十分接近過(guò)量空氣系數(shù)的理想值α=1,極小的過(guò)量空氣系數(shù)大大減少了爐內(nèi)過(guò)量空氣的加熱熱損失,也大幅減少了煙氣排放。6燃燒過(guò)程相關(guān)研究(1)采用布朗氣復(fù)燃法,鍋爐的燃燒狀態(tài)將發(fā)生明顯變化,布朗氣通過(guò)擴(kuò)散方式影響整個(gè)燃煤燃燒過(guò)程;與未采用布朗氣復(fù)燃法的鍋爐相比,鍋爐中碳元素的反應(yīng)充分,尾氣中CO與