燃油燃氣鍋爐

2022-11-21 11:39:02 字數 4956 閱讀 6659

一、鍋爐

鍋爐是一種把煤炭、石油或天然氣等能源所儲備的化學能安全、高效地傳遞給水、蒸汽或其他工質的重要裝置。熱水、蒸汽或其他工質可以直接應用在生活和生產中,也可以再轉換成其他形式的能,如電能、機械能。

(一)鍋爐的分類

按用途劃分:電站鍋爐、工業鍋爐、船用鍋爐、機車鍋爐、注汽鍋爐;

按介質劃分:蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機熱載體鍋爐等;

按鍋爐形式劃分:立式鍋爐、臥式鍋爐;

按鍋爐結構劃分:水管鍋爐、火管鍋爐,水火管鍋爐;

按燃料劃分:燃煤鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、餘熱鍋爐、垃圾焚燒爐等;

按爐膛煙氣壓力劃分:負壓鍋爐(燃煤鍋爐的主要型式)、微正壓鍋爐(不需引風機);

按燃燒方式劃分:室燃鍋爐(燃油燃氣鍋爐、懸浮燃燒的煤粉爐)、層燃鍋爐(固定爐排、活動手搖爐排、鏈條爐排、往復爐排等),旋風爐(沸騰燃燒);

按迴圈方式劃分:自然迴圈鍋爐(利用溫度不同的介質的密度差產生迴圈動力)、強制迴圈鍋爐、直流鍋爐、復合迴圈鍋爐。

由於鍋爐型式眾多,分類方法還有很多。

(二)鍋爐的燃料

1、固體燃料:石煤、煤矸石、褐煤、煙煤(aⅰ、aⅱ、aⅲ)、無煙煤(wⅰ、wⅱ、wⅲ) 、頁岩、甘蔗渣;

2、液體燃料:柴油(鍋爐常用的0號輕柴油)、重油(按80℃時的粘度分為20、60、100和200等四個牌號);

3、氣體燃料:天然氣、城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣。

(三)鍋爐的介質

水——熱水鍋爐

蒸汽——蒸汽鍋爐

導熱油——有機熱載體鍋爐

(四)鍋爐熱效率

鍋爐熱效率是衡量鍋爐的乙個重要指標。同樣熱功率的鍋爐熱效率高意味著燃料消耗量低,也就是降低了執行費用。鍋爐熱效率越高也就越有競爭力。

影響鍋爐熱效率的因素:排煙熱損失(燃氣鍋爐排煙溫度170℃時,排煙熱損失可達7-8%);氣體未完全燃燒損失;固體未完全燃燒損失;散熱損失;灰渣物理熱損失(燃煤鍋爐)。

天然氣主要成分是甲烷,燃燒產物主要是二氧化碳co2和水蒸汽h2o。天然氣的熱值分為高位熱值和低位熱值:高位熱值包含水蒸氣凝結產生的熱量;低位熱值不包含水蒸氣凝結產生的熱量;水蒸氣凝結產生的熱量約佔總熱量的10%。

燃氣鍋爐主要熱損失是排煙熱損失。傳統燃氣鍋爐排煙溫度一般在170℃左右,水蒸氣含有大量潛熱,無法利用。加裝冷凝器可把排煙溫度降低到100℃以下,煙氣中的水蒸氣凝結成水,釋放出大量熱量,可以提高鍋爐熱效率。

理論上如果回水溫度很低,加裝冷凝後鍋爐熱效率可高達104%(按低位熱值計算)。二、燃油燃氣鍋爐

(一)燃油燃氣鍋爐的燃燒特點

1、燃油的燃燒特點

燃油是一種液體燃料,它的沸點總是低於著火點,所以燃油的燃燒總是在氣態下進行的。燃油經霧化後的油粒噴進爐膛以後,被爐內高溫煙氣所加熱,進行氣化,氣化後的油氣和周圍空氣中的氧相遇,形成火焰。燃燒產生的熱量有一部分傳給油粒,使油粒不斷氣化和燃燒,直到燃燼。

油粒直徑越小,油粒的燃燒愈快。同樣,油粒燃燒所需的氧能及時地供給,油粒的燃燒也愈快。因此要強化油的燃燒必須做到以下幾點:

(1)提高霧化質量,減小油粒直徑;

(2)增大空氣與油粒的相對速度;

(3)合理配風。

2、燃氣的燃燒特點

燃用發熱量高的燃氣,空氣用量大,要使燃氣能充分燃燒,需要大量的空氣與之混合。燃氣的燃燒過程沒有燃油的霧化過程與氣化過程。燃氣與空氣的混合方式,對燃燒的強度、火焰長度和火焰溫度都有很大的影響。

根據混合方式不同,燃氣的燃燒方法可分為三種:

(1)擴散燃燒

此種燃燒方法即不預先混合,而是在燃氣噴嘴口相互擴散,並燃燒。其優點燒燒穩定,燃具結構簡單,但火焰較長,易產生不完全燃燒,使受熱面積碳化。

(2)預混部分空氣燃燒

此種燃燒方式即燃燒前預先將一部分空氣與燃氣混合(一次空氣過剩係數在0.2-0.8之間),然後進行燃燒。

其優點是燃燒火焰清晰,燃燒強化,熱效率高。但燃燒不穩定,對一次空氣的控制及燃燒成分要求較高。燃氣燃燒器一般多用此種燃燒方式。

(3)無焰燃燒

此種燃燒方式即燃氣所需空氣在燃燒之前已與燃氣均勻混合。一次空氣過剩係數等於燃料完全燃燒時的空氣過剩係數,在燃燒過程中不需要從周圍空氣中取得氧氣。當燃氣與空氣混合物達到燃燒區後能在瞬間燃燒完畢。

3、燃燒器

燃油氣鍋爐的燃燒器是鍋爐的關鍵部件,其選型與鍋爐是否適配、燃燒的控制與調節非常重要。

(二)燃油燃氣鍋爐結構特點

燃油燃氣鍋爐不同於燃煤鍋爐,它需要使用燃燒器將燃料噴入鍋爐爐膛,採用火室燃燒而無須使用爐排設施。由於燃油燃氣鍋爐燃燒後均不產生燃料灰渣,故燃油燃氣鍋爐無須排渣設施。噴入爐內的油氣如果與空氣在一定範圍內混合或熄滅,就容易**。

因此燃油燃氣鍋爐均需採用自動化的燃燒與控制系統。燃油燃氣鍋爐結構緊湊,小型的鍋爐本體及其通風、給水、控制與輔助裝置均設定在乙個底盤上,大中型的也可組裝出廠。現將燃油燃氣鍋爐的主要受壓元件與連線方式分述如下:

1、火管鍋爐的主要受壓元件:鍋殼、管板、爐膽、煙管;

2、水管鍋爐的主要受壓元件:鍋筒(汽包)、水冷壁、鍋爐管束、蛇形管、集箱;

3、燃油燃氣鍋爐的主要受壓元件的連線方式:主要為焊接,部分也可脹接。

(三)燃油燃氣鍋爐型別

1、臥式內燃火管鍋爐

(1)定義

鍋殼縱向軸平等於地面且燃燒室包含在本體裡面的火管鍋爐稱臥式內燃火管鍋爐。

(2)臥式內燃火管鍋爐的特點

爐膽是該型別鍋爐的燃燒室。燃燒器噴嘴置於爐膽前部,燃燒產生的高溫煙氣延伸到後部,離開爐膽後折返空間(回燃室),折返後進入第二回程(煙管),如折返一次則稱二回程鍋爐,如折返二次則稱三回程鍋爐,以此類推,一般折返次數不超過四次,最常見的是三回程鍋爐。此型別鍋爐根據爐膽後部煙氣折返空間的結構型式可分為幹背式鍋爐和全濕背式鍋爐(幹背式鍋爐和全濕背式鍋爐的結構簡圖見《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》第17頁圖4-1)。

幹背式鍋爐的煙氣折返空間是由耐火材料轉圍成的;全濕背式鍋爐的煙氣折返空間是由浸在水中的回燃室組成的。另外有一種中心回燃鍋爐:即爐膽後壁密封在鍋殼裡面,煙氣碰到後由爐膽四周內壁折回前部。

此類鍋爐也可視為全濕背式鍋爐。幹背式鍋爐雖然結構簡單,但爐膽後部的耐火材料容易損壞,且後管板經常受到高溫煙氣的直接沖刷,溫差較大,所以幹背式鍋爐屬於淘汰型,目前基本上很少有廠家生產;全濕背式鍋爐雖然結構複雜一點,但避免了折返空間的煙氣密封問題,更適合於微正壓燃燒,所以目前大多數廠家的此種型別的鍋爐均為全濕背式。

(3)臥式內燃火管鍋爐的技術限制

臥式內燃火管鍋爐的鍋殼和爐膽都是圓筒形元件,為保證安全執行,它們都必須有足夠的強度和鋼度。由於圓筒形元件的壁厚與筒體直徑和壓力的乘積成正比,所以無論鍋殼或是爐膽,直徑的增大和壓力的提高,都意味著壁厚的增加。通過技術經濟比較,若鍋殼直徑太大,其製造成本會超過同等容量和壓力的水管鍋爐,是不經濟的;對於爐膽,若壁厚超過21-22mm,則將導致熱應力過大,危及鍋爐執行安全。

因此,燃油燃氣臥式內燃火管鍋爐的工作壓力一般都不超過2.0mpa;鍋爐的出力,單爐膽鍋爐一般不超過15t/h;雙爐膽鍋爐一般不超過30t/h。

2、水管鍋爐

當鍋爐容量≥30 t/h時,水管鍋爐的各項指標明顯優於火管鍋爐,唯一需要注意的是燃油氣的燃燒特性要求微正壓通風,所以對爐牆的強度和密封要求都很高。水管鍋爐的主要型式有d型、a型和o型。三種型式的共同特點是:

臥式布置,燃燒器水平安裝,操作檢修方便,寬高度尺寸較小,長度伸縮性較大,適合於鍋筒系列化生產。其中d型鍋爐是雙鍋筒縱置式,右(左)側為水冷壁,左(右)是上鍋筒之間的對流管束,根據需要可布置過熱器或省煤器;o型也是雙鍋筒縱置式,上鍋筒長,下鍋筒短,前部爐膛兩側的水冷壁管在下部彎向對方並與其下集箱相連,燃燒器前部布置;a型單鍋筒縱置式,爐膛和對流管束均由上鍋筒和兩側下集箱之間的管子構成,前部布置燃燒器,本鍋爐尾部可設過濾器。

3、小型立式鍋爐

鍋殼縱向軸線垂直於地面的鍋爐為立式鍋爐。其燃燒器一般布置在爐頂。中心是乙個爐膽,煙氣在爐底折返向上流動,沖刷翹片管形成的夾套中被加熱,在上部分離出蒸汽;燃燒器也可布置在下部側面,在爐膽中燃燒後向上沖刷煙管,水在煙管外鍋殼裡被加熱。

(四)鍋爐運到使用者現場後燃燒的重新調整

各種規格與型號的常規鍋爐產品,如果燃燒有條件,基本上都在廠內進行過燃燒除錯。鍋爐運輸到使用者之前,為什麼需要重新調整?主要有以下幾個因素的影響,所以需要調整。

1、環境因素

鍋爐在交付給使用者後,使用者通常是將鍋爐放置在鍋爐房內,並且建築有較高的排煙煙囪。這樣燃燒就會因為外界環境的變化,需要重新調整燃燒器的油風匹配。其次,由於使用者所處的地理環境海拔原因,燃燒也需要進行實地調整,以保證鍋爐能夠達到設計負荷要求。

2、燃油因素

使用者在購買到鍋爐後,必須嚴格的燃油要求。而且按照鍋爐的使用和外界環境溫度,選擇符合國家標準的燃油油料。不符合的燃油往往不能正常的燃燒,甚至會損害燃燒裝置的壽命;燃燒油的標號不同,燃燒也需要重新調整。

3、控制與保護裝置的調整

鍋爐在正式投入作用之前,由於控制與保護裝置的設定引數與使用者的實際需求,往往有不一致的地方。而且鍋爐經過運輸,本體及配件可能需要進行重新調整。

(五)燃油燃氣鍋爐的選擇原則

燃油燃氣鍋爐的選型除按技術與經濟相結合的原則來考慮外,還應綜合考慮業主的意圖,並結合環保、消防、勞動部門的意見,以安全、環保為主。下面列出幾條需注意的選用原則:

1、應自動化執行,安全有保障,有可靠的自控和保護裝置。

2、選擇信譽好,售後服務好的鍋爐產品廠家。

3、鍋爐效能需與使用者用熱用汽特性一致,適應性好。使用者負荷有較大變化時,敏感性要高,追蹤性要快,壓力要穩定。

4、視鍋爐布置位置及要求,選擇立式或臥式鍋爐。

5、視使用者供汽時間要求,可選擇快速鍋爐,一般在3-5分鐘可體供汽。

6、要求使用者提供負荷曲線,以便核實所選鍋爐的出力和效能。

三、燃油燃氣鍋爐的發展趨勢

隨著全國各地經濟建設的迅速發展,城市高層民用建築的快速崛起,國家對環保工作提出更高要求,油氣資源的大力開發,燃油燃氣鍋爐應用逐年上公升。綜觀最近幾年燃油燃氣鍋爐的發展,未來的發展趨勢大致如下:

1、鍋爐的高效率。

2、結構簡單。

3、使用簡易配套的輔機。

4、全智慧型化自動控制並配有多級保護系統。

5、配備燃燒器(送風機)和煙道消音系統,降低鍋爐執行的噪音。

6、應裝備自動加藥裝置,水處理裝置。

7、配備其它監測和限制裝置,至少應保證鍋爐24小時無監督安全執行。

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