工业锅炉燃气(油.

工业锅炉燃气（油）应用技术杨毅邮箱：[e-mail]工业锅炉燃气（油）概述•燃气（油）锅炉的节能效果•热效率：85%~90%•运行能耗：电耗不到燃煤锅炉的一半；停炉后不需要后续燃料消耗。•燃料运输能耗低•锅炉制造钢材及其能源消耗低工业锅炉燃气（油）应用技术•燃气（油）的特性参数和分类•1爆炸极限燃油蒸气或燃气与空气混合后遇火种即发生爆炸的体积浓度范围•天然气5%~15%焦炉煤气5%~36%液化石油气为1.6%~11.1%燃油为1.2%~6%•2燃气的华白数：W=Q/√d•w为华白数,mj/m3;Q为燃气发热量mj/m3d为相对密度。•D=pr/pkpr为燃气密度mj/m3，pk为空气密度，㎏/m3,标准状态下pk=1.293㎏/m3.•发热量反映燃烧特性，相对密度反映流动特性，华白数说明燃气性质对燃烧器的要求，华白数相近的燃气都可以在同一台燃烧器上燃烧。工业锅炉燃气（油）概述•燃油的凝点闪点燃点黏度•凝点是燃油丧失流动状态时的温度（不是变成固体的温度）。•闪点是在大气压下燃油蒸气与空气的混合物接触明火就闪火（一闪即灭）时的温度，在开口容器中测得的叫开口闪点，在封闭容器中测得的叫闭口闪点。•燃点是燃油蒸气与空气的混合物接触明火发生燃烧延续时间不少于5S时的温度。燃油的闪点一般比燃点低10~20℃。•燃油黏度表明燃油在一定温度下的流动特性，黏度越大流动性越差，流动阻力越大，雾化越困难。燃油黏度随温度升高而降低。•燃油和燃气的分类•重油•重柴油•轻柴油工业锅炉燃气（油）概述•气体燃料•城市煤气天然气液化石油气（LPG）它们的华白数范围分别为21~35MJ/M3，42~59MJ/M3，77~93MJ/M3。•城市煤气：主要是氢气为主，含有较多一氧化碳；•天然气：以甲烷（CH4）为主；•液化石油气：以丙烷（C3H8）为主，也有以丁烷（C4H8）为主的。燃油（气）锅炉的结构特点•燃油（气）锅炉的结构特点•与燃煤锅炉的主要区别在燃烧部分，其他都一样。与燃煤锅炉相比，燃油（气）锅炉体积小，对水质要求较高，是因为燃烧部分不同，其主要特点：•①易着火和燃烧，烟气中含灰量少，炉膛负荷高，对流受热面烟气流速也高，传热强度更大。[燃煤锅炉的受热面平均蒸发率为：20~25㎏/（㎡.h),燃油(气)锅炉的受热面平均蒸发率为:50㎏/（㎡.h),左右,最高可达100㎏/（㎡.h),]总体尺寸小,耗钢小.•②没有进煤和出渣口,容易整体燃烧,一般为微正压燃烧,排烟损失小.•③油蒸气和燃气与空气混合都有爆炸危险,设有防爆门.•④燃烧系统的保护与控制更完善.燃烧原理与燃烧装置•1燃烧化学反应式和减少产物污染原理•燃油的成分是C,H2,O2,N2,S及少量灰和水分•C+O2=CO2•2H2+O2=2H2O•S+O2=SO2•燃气的成分多以碳氢化合物或氢气为主,还有,O2,N2,CO,H2S等•CmHn+(m+n/4)O=mCO2+n/2H2O•CO+1/2O2=CO2•H2S+3/2O2=SO2+H2O•C+1/1O2=CO(不完全燃烧时）•燃烧控制的首要任务是避免发生不完全燃烧。•发热量，低位发热量和高位发热量：：燃料可燃成分产生热量就是发热量，不包含水蒸气凝结热的发热量，称低位发热量；加上水蒸汽凝结放出的凝结热，称为高位发热量。燃烧原理与燃烧装置•减少SO2污染的根本措施是燃烧低硫燃料抑制燃烧过程中NOx产生的有效方法是降低燃烧中心温度和采用分级燃烧。•2燃气燃烧机理与燃烧方式•燃气燃烧包括燃气与空气混合，着火，完成燃烧三个过程。•1扩散燃烧•2预混燃烧（欧科EK，威索Weishaupt，百得Baltur）•3半预混燃烧（利雅路Riello)•3燃油燃烧机理与燃烧方式•燃烧过程：油表面蒸发出油蒸气油蒸气与空气混合着火燃烧新油表面继续蒸发，油蒸气，烟气，空气相互扩散，直到燃尽。（蒸发着火燃烧，扩散燃尽三个过程）•雾化方式：压力雾化转杯雾化介质雾化燃烧原理与燃烧装置•4调风器与稳燃器•直流式调风器与稳燃器•旋流式调风器•5点火装置•电热丝•电火花•点火火焰（在额定输出功率小于120Kw时，可直接点火；额定输出功率120~1000Kw时点火功率应小于120Kw或小于额定输出功率的30%；额定输出功率大于1000Kw时，首先点燃“开始火焰”，再用以点燃主火焰，“开始火焰”的功率应小于燃烧器最大输出功率的10%）•6喧口和炉膛•7双燃料燃烧双燃料燃烧器的调风器，稳燃器，点火装置以及控制部分的火焰监测装置都要同时适合两种燃料的要求。•8一体式和分体式燃烧器燃烧原理与燃烧装置•燃烧器燃料喷嘴，调风器和稳燃器，点火器三部分组成。•燃烧设备：燃烧器炉前燃料系统，供风系统，运行调节与控制保护系统（机械电器，仪表一体化的燃烧设备）简称为燃烧器或燃烧机•燃料喷嘴，调风器和稳燃器，点火装置中的点火器三部分和火焰监测装置的电眼或离子电极，燃料与空气调节的联动机构以及部分阀门仪表组成“燃烧器本体”，炉前燃料系统，风机，运行调节与控制保护系统另外分别单独组件，称为“分体燃烧器”，（燃烧器本体，燃气阀组或燃油泵组件，风机，电控箱和动力电源箱等四大组件）炉前燃料供应系统•燃气（油）锅炉及炉前燃料供应系统应符合GB5028《城镇燃气设计规范》，GB6222《工业企业煤气安全规程》和GB50041《锅炉房设计规范》的要求。•燃气锅炉供气系统•城市管道燃气供应•1城市燃气管道压力分为：高压A级，0.8Mpa＜p＜1.6Mpa;高压B级，0.4Mpa＜p＜0.8Mpa;中压A级，0.2Mpa＜p＜0.4Mpa；中压B级，0.005Mpa＜p＜0.2Mpa；低压级，p≤0.005Mpa等五级。在进气母管上设截断阀（球阀或闸阀）截断阀前应安装对空放散管和取样管，阀后应装吹扫管。2瓶装液化石油气供应两极减压第一级减到0.15Mpa，第二级减到3~15Kpa，并必须使它气化，液化石油气气化，除减压外，还需要吸热。供给它热量有两种：炉前燃料供应系统•一是气瓶表面吸收大气中的热量自然气化，气化能力低，还有1/4气瓶容积的液化气用不尽。二是用液化气加热器进行加热。•3燃气锅炉炉前供气系统•强制通风供气系统炉前燃料供应系统•一体式燃气燃烧器供气系统炉前燃料供应系统•4燃气组合阀和燃气流量特性图的应用•MB-ZRDLE双级多功能燃气组合阀就是一种典型的燃气组合阀，它包含了精细过滤器，压力调节器，燃气安全阀，燃气压力开关，燃气流量调节，用于两段调节燃烧器，燃气安全阀是快开快关，燃气流量调节阀是快关慢开。•AGP阀是一种专门用于滑动或比例调节的燃气组合阀，它能同时反映燃气压力，空气流量，炉膛压力波动对空/燃比的影响，调节空气系数的性能比连杆式滑动或比例调节好。•燃油锅炉供油系统•锅炉房日用油箱的总容积不应超过1m3,并严禁将油箱设在锅炉或省煤器上方。日用油箱应采用封闭式，有直通室外的通气管，通气管上设阻火器和防雨装置，并有事故放油管，（回油管）油箱上不能使用玻璃管液位计。分为高低油箱，油面油泵高度不大于4米，油泵入口必须装过滤器。燃油（气）锅炉自动控制与调节•燃油（气）锅炉在水位控制，过热蒸汽温度调节，水处理和除氧器控制方面以及检测元件和热工仪表选择，安装，使用方面与燃煤锅炉是相同的，（燃气锅炉仪表需要防爆）•自动控制与调节的基本任务：保证燃烧安全，防止炉膛爆炸事故，确保锅炉运行安全；锅炉启停程序控制，燃烧工况和锅炉负荷自动调节，保证锅炉运行处于最佳工况，达到最好的节能减排效果。•燃气（油）燃烧程序控制•燃气（油）燃烧启动程序是：安全自检风机启动预备吹扫点火正常燃烧与负荷调节。•停炉程序：燃料电磁阀关闭切断燃料源灭火后吹扫风机停运风机回零。燃油（气）程序控制(额定功率≥350kw一体燃烧器控制程序•程序安全预测预吹扫点火燃烧复位待机过程结果自控及联合闭合……如回路分开停止及复位预检鼓风确认元件△如自检不成功锁定鼓风确认△………………如鼓风确认失败锁定鼓风机运行…后吹扫————预检火焰预检过程中如燃烧室内有火焰锁定火焰监测检测过程中如熄灭锁定点火变压器————开始火焰或小火————燃烧负荷调节————燃油（气）程序控制(功率≥350kw一体燃烧器控制程序•程序安全预测预吹扫点火燃烧复位待机过程结果自动及联锁，低燃气压力保护…如回路分开或低燃气压力保护动作停止及复位高燃气压力保护高燃气压力保护动作锁定气阀防漏或检漏△检漏过程中如超出泄漏设定锁定预检鼓风确认元件如自检测不成功锁定鼓风确认如鼓风确认失败锁定鼓风机运行…后吹扫__预减火焰预检过程中如燃烧室内有火焰锁定火焰监测检测过程中如火熄灭锁定点火变压器、__开始火焰额定功率≥1200kw时应先点燃开始火焰后再转点小火_小火额定功率≤1200kw时可直接点小火_燃烧负荷调节__燃气(油)锅炉燃烧系统自动报警与联锁保护•1熄火保护•2燃气阀检漏BGXB1工业锅炉用一体式燃油燃烧器和燃气燃烧器性能评价技术条件规定燃烧器功率≥3000kw时必须配置检漏装置，1000kw≤燃烧器功率＜3000kw时，可配置检漏装置或采用带有关阀指示（CPI）的燃气安全阀；燃烧器功率＜1000kw时，一般不配制检漏装置，但仍须串联两个电磁阀。•3燃烧系统其他连锁保护•4锅炉运行安全联锁保护•5一般电路都有高压，过电流，缺相和继电保护燃气（油）锅炉负荷调节•负荷调节方式：•一段•两段（或三段），•平滑过渡两段，•比例调节*(最经济）燃烧器选型•一一体式燃烧器选型•1）根据燃料种类和需要的负荷调节方式选择燃烧器种类•锅炉负荷调节方式锅炉容量为＜0.5t/h时常用一段调节；0.5~2t/h常用二段调节；2~4t/h锅炉燃气的选渐进两段调节，燃油时常用三段调节；6t/h以上一般用比例调节。•2）根据所需功率和炉膛压力（炉膛背压）以及使用地海拔高度选择燃烧机型号•①功率燃烧机功率=锅炉功率÷锅炉热效率单位换算•1吨/H=700kw0.7Mw=60×104kcal/h=700kw•燃油燃烧器功率也用小时燃油量（㎏/h)表示：•轻柴油1㎏/h=11.86kw（10200kcal/h）1kw=860kcal/h•②炉膛背压p负压燃烧时为p=0，微正压燃烧时p等于锅炉烟气流动总阻力。在没有确切数据的情况，锅炉烟气流动阻力一般可按：•＜0.5t/h锅炉p=2~3mbar;0.5~1t/h锅炉p=4~6mbar；•2~4t/h锅炉p=6~8mbar；6~8t/h锅炉p=8~12mbar；•≥10t/h锅炉p=10~5mbar。锅炉有尾部受热面时加2~3mbar。•1mbar=10-4MPa.燃烧器选型•③功率-背压曲线与海拔高度有关系•3）选择燃油喷嘴型号和燃气阀组型号及公称通径•①燃油燃烧器简单压力雾化油嘴压力为7bar的喷油量，单位gal/h.1gal/h=3.785L/h1bar=0.1MPa喷嘴号=(g/pc)/(3.875√p/7)g为喷油量，kg/h;p为雾化压力，bar；pc为燃料密度，kg/L。两段或三段火调节时，每个喷油嘴量可为额定油耗的1/2或1/3；比例调节燃油喷嘴与燃烧机号固定匹配。•②不同品牌一定型号的燃气燃烧器，阀组型号大都有固定匹配，其公称通径决定于燃气种类和供气压力。•4）燃烧器型号选定后，根据锅炉火焰形式核对燃烧器火焰尺寸与锅炉炉膛尺寸是否适应燃烧器选型•二分体式燃烧器选型与一体式燃烧器选型的不同点如下所述•①分体式燃烧器分为直形火焰和形状可调火焰两种形式。前者适用于锅壳锅炉和锅筒纵置水管锅炉，后者适用于锅筒横置水管锅炉。•②分体式燃烧器的风机与燃烧器本体是分开的，所以没有功率—背压曲线，确定燃烧器机号时只考虑功率，炉膛背压在选风机时考虑。（需要根据功率和燃料种类选配喷嘴）•③分体式燃烧器风机参数和燃气供气压力•风机风压=备用系数*（炉膛背压+燃烧器空气阻力+风道阻力）风机风量根据燃料消耗量计算，一般按照每1t/h锅炉功率1000m3/h（风温20℃）风量估算。•燃气供气压力≥（炉膛背压+燃烧器空气阻力+风道阻力）•④分体式燃烧器一般都是比例调节，蒸汽锅炉