渣油、干氣燃燒器在鍋爐行業(yè)的應(yīng)用

　　－全自動比例調(diào)節(jié)燃料與空氣比：節(jié)約資金、利于環(huán)保 

　　一、燃燒系統(tǒng)與控制的國際與國內(nèi)趨勢：

　　1、代表世界先進燃燒技術(shù)的歐美國家－安全、高效、環(huán)保、自動。

　　燃燒器均采用帶微分、積分計算或更為復(fù)雜運算調(diào)節(jié)儀器（例如：比例調(diào)節(jié)儀、PLC、大型計算機控制等），通過對鍋爐的出水溫度、蒸汽壓力、蒸汽流量、煙氣中的氧含量、鍋爐給水系統(tǒng)等因素的檢測，同步連續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)燃料量和配風(fēng)風(fēng)量。一句話，燃燒工況只有隨著鍋爐工況、煙氣排放的變化而進行同步連續(xù)調(diào)節(jié)，才能達到高效、環(huán)保的效果。

　　歐盟燃燒器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定燃燒器必須具備：風(fēng)壓檢測、火焰檢測、熄火保護、燃氣高壓力保護、燃氣低壓力保護、漏氣保護、排煙溫度保護等，還要求燃燒器與鍋爐超壓、超溫、水位、連續(xù)給水、排煙溫度等進行聯(lián)鎖保護，鍋爐的任何故障，燃燒器都必須同時停止運行。

　　2、國內(nèi)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　目前，燃燒系統(tǒng)有三種：全手操、全自動位式、全自動比例調(diào)節(jié)。

　　全手操：這種燃燒方式就是燃油或燃氣以固定的流量和空氣以固定的流量混合進行燃燒，主要分布在大慶、勝利、遼河、西部等各大油田，燃料主要以原油為主，部分為重油；這是一種只重燃燒效果不重運行費用和安全的燃燒方式，造成大量的能源浪費和安全事故；在市場經(jīng)濟效益為主導(dǎo)的新形勢下，這樣的燃燒系統(tǒng)逐漸被精明的用戶所放棄，例如：石油大學(xué)（東營）勝華煉油廠40T蒸汽鍋爐，經(jīng)過嚴(yán)密的論證，決定采用先進的燃燒系統(tǒng)－進口油氣混合燃燒器。

全自動位式：這種燃燒系統(tǒng)具備所有全自動、安全保護功能，只是燃料和空氣的調(diào)節(jié)是一段、兩段或三段式調(diào)節(jié)，適合于小型鍋爐或工業(yè)爐。

全自動比例調(diào)節(jié)：采用比例調(diào)節(jié)儀、PLC、DCS、BLM等實現(xiàn)燃料、空氣混合燃燒邏輯運算配比，真正到完全燃燒，最大限度地節(jié)約了能源，保護了環(huán)境。國內(nèi)典型范例：北京雙榆樹熱力廠114MW鍋爐6臺、上海金山石化35T鍋爐、天津焦化三廠35T鍋爐、勝華煉油廠油氣混燒40T蒸汽鍋爐等。

善用能源、保護環(huán)境是二十一世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展國策的重要議題，隨著科學(xué)發(fā)展意識與理念的進步，先進的燃燒系統(tǒng)正在被大力推廣應(yīng)用。

3、工業(yè)鍋爐協(xié)會受國家有關(guān)部門委托正在起草《燃油燃氣鍋爐自動控制標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)就大量的參考了歐盟對燃燒器和鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)要求，將在2004年下半年試行。屆時將會在全國形成大規(guī)模的燃油燃氣鍋爐安全稽查活動。

二、比例調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟效益：

1、鍋爐高效節(jié)能運行方式：在滿足技術(shù)要求的情況下，盡量低負荷連續(xù)運行。即節(jié)約了運行費用，又延長了鍋爐壽命。這種運行方式和優(yōu)點，早已被北京眾多用戶和專家證實并推廣，僅此一項可節(jié)能8－15％，而只有比例調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)才能實現(xiàn)這種運行模式。

2、燃燒效率：99.9%，即：完全燃燒。 （全手操燃燒系統(tǒng)不能隨負荷的復(fù)雜變化和煙氣氧含量的變化而變化調(diào)節(jié)，根據(jù)經(jīng)驗其燃燒效率一般在85％左右）

3、影響完全燃燒的幾個參數(shù)：

3.1 助燃空氣的溫度和流速
3.2助燃空氣的下消耗量和過量系數(shù)，例如天然氣每立方理論上耗用8.4-9.9立方空氣，過量系數(shù)為1.05-1.2，重油每公斤理論上耗用10.6立方空氣
3.3 煙氣流速和流量
3.4 燃料的種類、噴射速度、噴射角、熱值、成份等
3.5 鍋爐的構(gòu)造型式

4、以重油為例計算每噸蒸汽單耗油量：

4.1 重油的熱值一般在9700Kcal/kg

4.2過熱蒸汽350℃、15kgf/cm2時，其熱值為3139KJ/kg；因此1T蒸汽的熱值為：

Q=3139×1000／4.2=74.7×104kcal

4.3 鍋爐熱效率為90％，每噸蒸汽的耗油量為：

w=74.7×104kcal÷9700÷0.9÷99.9%=86.1kg

5、手操式燃燒系統(tǒng)經(jīng)濟效益對比：

5.1 手操式燃燒系統(tǒng)以重÷油為例每噸蒸汽的耗油量：

w=74.7×104÷9700÷85%÷90%=100.7kg

5.2 節(jié)約燃料：一噸蒸汽節(jié)約14.6kg

(100.7-86.1) ÷100.7×100%=14.5%

5.3 20T蒸汽鍋爐年節(jié)約燃料，以重油為例：每天需200T蒸汽，運行300天

200×14.6×300＝876000kg=876T

5.4 每年節(jié)約重油876噸，每噸以1500元計，1500×876＝1314000＝131.4萬元

6、 燃燒不完全造成的損害和費用增加：

6.1 重油不完全燃燒，在煙氣中形成炭黑因為高分子烴的燃盡相對要難一些，如果空氣供應(yīng)不足或油粒與空氣混合不均勻，那就會有一部分高分子烴在高溫缺氧的條件下發(fā)生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒徑小于1μm的固體粒子，它的化學(xué)性質(zhì)不活潑，燃燒緩慢，所以一旦產(chǎn)生炭黑往往就不易燃盡，嚴(yán)重時未燃的炭黑就會進入煙氣中，而使煙囪冒黑煙。

重油中的瀝青成分也會由于缺氧分解成固體油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃燒的，由此可見，重油燃燒中的一個重要問題是必須及時供應(yīng)燃燒所需的空氣。

6.2 重油燃燒不完全，產(chǎn)生的飛灰、炭黑、焦粒還有類似焦油物質(zhì)就會混合附著在水冷壁或?qū)α鞴苁希枚弥纬梢粚痈魺釋?，大大地降低了鍋爐的熱效率，每年要對鍋爐進行清洗，增加了運行費用并且造成鍋爐不均勻受熱，縮短了鍋爐壽命。

6.3 手操式燃燒系統(tǒng)配風(fēng)是一次風(fēng)且不能自動調(diào)節(jié)，如此會造成火焰根部高溫區(qū)，并強烈的熱輻射，使油噴嘴溫度升高，重油高溫受熱會有碳析出，從而堵塞噴嘴，加大噴嘴磨損，加速噴槍損壞，造成維修費用的增加，對連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力的提高是很大的障礙。

總結(jié)：分別對不同區(qū)域及時供應(yīng)適量的空氣，以避免高溫缺氧而產(chǎn)生炭黑并能在最少的過量空氣下保證油的完全燃燒。燃油的燃燒的上述要求是通過燃燒器來達到的。燃油燃燒器主要由油霧化器和調(diào)風(fēng)器所組成。燃油通過霧化器霧化成細油粒，以一定的霧化角噴入爐內(nèi)，并與經(jīng)過調(diào)風(fēng)器送入的具有一定形狀的速度分布的空氣流相混合。油霧化器與調(diào)風(fēng)器的配合應(yīng)能使燃燒所需的大部分空氣及時地從火炬根部供入，并使火炬各處的配風(fēng)量與油霧的流量密度分布相適應(yīng)。同時也要向火炬尾部供應(yīng)一定量的空氣，以保證炭黑和焦粒的燃盡。

三、幾種重油燃燒方式對比：

隨世界環(huán)保形勢及國內(nèi)環(huán)保意識的提高,使用清潔燃料越來越多,使用重油作為燃料可以比輕油節(jié)約較多的費用,對很多有作為伴生廢油料的單位更是如此;在國內(nèi)使用的重油/渣油作為燃料一般有如下的方式:

·國內(nèi)60 號以下,使用一般的機械壓力霧化方式,大部分燃燒器都可以作到;
·國內(nèi)100號, 進口燃燒器因使用電子式溫度控制裝置控制燃油加熱,可以作到,并成功在世界各地應(yīng)用;
·國內(nèi)100 號以上重油/渣油/原油,必須采用的介質(zhì)霧化或機械轉(zhuǎn)杯霧化;
·介質(zhì)霧化燃燒器，采用壓縮空氣或蒸汽作為霧化介質(zhì),如進口Oilon;
·機械轉(zhuǎn)杯霧化燃燒器，采用高速轉(zhuǎn)杯進行機械霧化。
·機械壓力霧化燃燒器，采用高壓油泵進行壓力霧化。

三種霧化方式比較如下：

（摘自《燃油燃氣鍋爐房設(shè)計手冊》第88 頁機械工業(yè)出版社）

以上比較可以得出如下結(jié)論：

·介質(zhì)霧化油粒均勻,點火更容易;
·介質(zhì)霧化更適合用在正壓燃燒的鍋爐上;
·介質(zhì)霧化沒有高速運轉(zhuǎn)的部件,維護更加容易,費用更低;
·介質(zhì)霧化對燃料黏度幾乎沒有要求,更節(jié)約運行費用;

四、比例調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)的安全性：

燃油經(jīng)霧化后的油霧以及燃氣均為可燃氣體，當(dāng)與空氣混合達到一定含量范圍，均能形成易燃易爆性混合氣體。因此對燃油燃氣鍋爐的安全及防爆提出了特殊要求。

混合氣體達到最大爆炸含量時，在密封容器內(nèi)的爆炸壓力，按不同氣體可達到0.75~1.65Mpa。水管鍋爐的爐膛和煙氣通道的承壓能力一般只有幾百到幾千毫米水柱，火管鍋爐的爐膽承壓能力比較高，不至于在爐膛內(nèi)氣體爆炸中損壞，但轉(zhuǎn)向煙室一般不考慮承受高壓。因此，混合氣體的爆炸會給鍋爐煙氣通道的圍護結(jié)構(gòu)和受熱面結(jié)構(gòu)造成很大的破壞。

國內(nèi)外燃油燃氣鍋爐的爐膛和煙道內(nèi)氣體爆炸事故屢有發(fā)生。輕則造成鍋爐燃爆熄火，重則使?fàn)t膛和煙道爆裂、引風(fēng)機損壞、鍋爐房和煙囪受損，甚至造成人員傷亡事故。

分析和查明事故原因，都是因為在爐膛或煙道內(nèi)有爆炸性混合氣體存在，并達到爆炸極限，被明火或鍋爐本身的高溫引燃而發(fā)生事故。

在所有事故中，以鍋爐點火過程中發(fā)生的事故最多，約占燃油鍋爐爆炸事故的50%以上，約占燃氣鍋爐爆炸事故的70%以上。

鍋爐點火前，當(dāng)因某種原因燃油燃氣漏入爐膛，如閥門不密封、誤操作、一次點火不成功等，而又未對爐膛煙道進行吹掃或吹掃時間不夠、風(fēng)量不足時，則點火時會發(fā)生爆炸。

鍋爐運行中由于熄火引起爆炸的事故，燃油鍋爐比較多，因為燃油鍋爐熄火的可能性比較大。燃氣鍋爐的這類事故多發(fā)生在燃燒器前由于燃氣壓力或風(fēng)壓波動太大引起脫火或回火的情況下。

對負壓運行的鍋爐，當(dāng)鍋爐燃燒不良時，可燃氣體進入鍋爐后部煙道，與后部煙道漏入的空氣混合形成爆炸性氣體，在高溫作用下，可能引起二次燃燒或爆炸。

由上述可知，要防止?fàn)t膛或煙道爆炸，首先在爐內(nèi)無明火情況下應(yīng)防止燃料進入爐膛，其次是要保證良好燃燒。作為預(yù)防措施，在點火之前必須仔細吹掃爐膛和煙道，使其內(nèi)可能積存的可燃性氣體及時排除。

從安全方面考慮，燃油燃氣鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動化是必要的，包括點火預(yù)吹掃、點火程控、火焰檢測、熄火保護、燃燒自動調(diào)節(jié)等。而這一切正是比例調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

五、進口燃燒器和國產(chǎn)燃燒器比較：

1、 進口燃燒器專業(yè)生產(chǎn)廠經(jīng)歷了幾十年的設(shè)計、生產(chǎn)經(jīng)驗，產(chǎn)品經(jīng)歷了從設(shè)計到試驗測試再返回到設(shè)計、改進等漫長過程，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是非常成熟的。像進口產(chǎn)品已經(jīng)有十多個系列五百多種型號，而國內(nèi)燃燒器起步較晚，產(chǎn)品還處于模仿階段。

2、 不要說進口燃燒器與國產(chǎn)之間差距很大，就連一些非專業(yè)生產(chǎn)商生產(chǎn)的進口燃燒器與專業(yè)生產(chǎn)商生產(chǎn)的進口燃燒器也有較大差距。常州華源蕾迪斯是意大利與中方合資廠，進口的意大利鍋爐隨機配套的燃燒器經(jīng)過八年的運行，因燃燒故障較多，其中一臺已經(jīng)報廢，后更換成國產(chǎn)的鍋爐配進口燃燒器經(jīng)過一年多的運行反應(yīng)良好，基本上作到無故障運行，按故障造成的損失計算，其每小時的產(chǎn)量為700萬人民幣，用了進口的產(chǎn)品為客戶挽回了不可估量的經(jīng)濟損失。拿用戶自己的話說：用這些損失，幾個燃燒器都買回了。

3、 就產(chǎn)品本身而言，差別主要有以下幾點：

（1）、進口專業(yè)生產(chǎn)商生產(chǎn)的燃燒器所有配件都是歐洲產(chǎn)品。燃燒器故障率低。

（2）、產(chǎn)品機電一體化較完善，自動化程度高。

（3）、控制系統(tǒng)先進、成熟。

（4）、方便維修，換槍時不需擰螺絲，五分鐘內(nèi)可投入運行。

（5）、油品適用范圍廣，不管“粗糧”“細糧”都會合口胃，不挑食。

（6）、燃燒效率高，煙氣排放按歐標(biāo)設(shè)計。

（7）、霧化效果好，霧化顆粒為“30υ~50υ”之間，鍋爐不積灰，更不用說不積碳。