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渣油、干气燃烧器在锅炉行业的应用

－全自动比例调节燃料与空气比：节约资金、利于环保

一、燃烧系统与控制的国际与国内趋势：

1、代表世界先进燃烧技术的欧美国家－安全、高效、环保、自动。

燃烧器均采用带微分、积分计算或更为复杂运算调节仪器（例如：比例调节仪、PLC、大型计算机控制等），通过对锅炉的出水温度、蒸汽压力、蒸汽流量、烟气中的氧含量、锅炉给水系统等因素的检测，同步连续动态调节燃料量和配风风量。一句话，燃烧工况只有随着锅炉工况、烟气排放的变化而进行同步连续调节，才能达到高效、环保的效果。

欧盟燃烧器标准规定燃烧器必须具备：风压检测、火焰检测、熄火保护、燃气高压力保护、燃气低压力保护、漏气保护、排烟温度保护等，还要求燃烧器与锅炉超压、超温、水位、连续给水、排烟温度等进行联锁保护，锅炉的任何故障，燃烧器都必须同时停止运行。

2、国内现状和发展趋势

目前，燃烧系统有三种：全手操、全自动位式、全自动比例调节。

全手操：这种燃烧方式就是燃油或燃气以固定的流量和空气以固定的流量混合进行燃烧，将同1方向的两块试样放在弯折仪的下平板上主要分布在大庆、胜利、辽河、西部等各大油田，燃料主要以原油为主，部分为重油；这是一种只重燃烧效果不重运行费用和安全的燃烧方式，造成大量的能源浪费和安全事故；在市场经济效益为主导的新形势下，这样的燃烧系统逐渐被精明的用户所放弃，例如：石油大学（东营）胜华炼油厂40T蒸汽锅炉，经过严密的论证，决定采用先进的燃烧系统－进口油气混合燃烧器。

全自动位式：这种燃烧系统具备所有全自动、安全保护功能，只是燃料和空气的调节是一段、两段或三段式调节，适合于小型锅炉或工业炉。

全自动比例调节：采用比例调节仪、PLC、DCS、BLM等实现燃料、空气混合燃烧逻辑运算配比，真正到完全燃烧，最大限度地节约了能源，保护了环境。国内典型范例：北京双榆树热力厂114MW锅炉6台、上海金山石化35T锅炉、天津焦化三厂35T锅炉、胜华炼油厂油气混烧40T蒸汽锅炉等。

善用能源、保护环境是二十一世纪可持续发展国策的重要议题，随着科学发展意识与理念的进步，先进的燃烧系统正在被大力推广应用。

3、工业锅炉协会受国家有关部门委托正在起草《燃油燃气锅炉自动控制标准》薄壁轴承，该标准就大量的参考了欧盟对燃烧器和锅炉的标准要求，将在2004年下半年试行。届时将会在全国形成大规模的燃油燃气锅炉安全稽查活动。

二、比例调节燃烧系统经济效益：

1、锅炉高效节能运行方式：在满足技术要求的情况下，尽量低负荷连续运行。即节约了运行费用，又延长了锅炉寿命。这种运行方式和优点，早已被北京众多用户和专家证实并推广，仅此一项可节能8－15％，而只有比例调节燃烧系统才能实现这种运行模式。

2、燃烧效率：99.9%，即：完全燃烧。 （全手操燃烧系统不能随负荷的复杂变化和烟气氧含量的变化而变化调节，根据经验其燃烧效率一般在85％左右）

3、影响完全燃烧的几个参数：

3.1 助燃空气的温度和流速

3.2助燃空气的下消耗量和过量系数，例如天然气每立方理论上耗用8..9立方空气，过量系数为1..2，重油每公斤理论上耗用10.6立方空气

3.3 烟气流速和流量

3.4 燃料的种类、喷射速度、喷射角、热值、成份等

3.5 锅炉的构造型式

4、以重油为例计算每吨蒸汽单1部份是操作不当酿成的耗油量：

4.1 重油的热值一般在9700Kcal/kg

4.2过热蒸汽350℃、15kgf/cm2时，其热值为3139KJ/kg；因此1T蒸汽的热值为：

Q=3139×1000／4.2=74.7×104kcal

4.3 锅炉热效率为90％，每吨蒸汽的耗油量为：

布鞋w=74.7×104kcal÷9700÷0.9÷99.9%=86.1kg

5、手操式燃烧系统经济效益对比：

5.1 手操式燃烧系统以重÷油为例每吨蒸汽的耗油量：

w=74.7×104÷9700÷85%÷90%=100.7kg

5.2 节约燃料：一吨蒸汽节约14.6kg

(100..1) ÷100.7×100%=14.5%

5.3 20T蒸汽锅炉年节约燃料，以重油为例：每天需200T蒸汽，运行300天

200×14.6×300＝876000kg=876T

5.4 每年节约重油876吨，每吨以1500元计，1500×876＝＝131.4万元

6、 燃烧不完全造成的损害和费用增加：

6.1 重油不完全燃烧，在烟气中形成炭黑因为高分子烃的燃尽相对要难一些，如果空气供应不足或油粒与空气混合不均匀，那就会有一部分高分子烃在高温缺氧的条件下发生裂解，分解出炭黑，炭黑是粒径小于1μm的固体粒子，它的化学性质不活泼，燃烧缓慢，所以一旦产生炭黑往往就不易燃尽，严重时未燃的炭黑就会进入烟气中，而使烟囱冒黑烟。

重油中的沥青引进晶圆/芯片生产线、先进光刻胶、电子湿化学品等集成电路及配套产业项目成分也会由于缺氧分解成固体油焦。油焦破裂后即成焦粒，后者也是不易燃烧的，由此可见，重油燃烧中的一个重要问题是必须及时供应燃烧所需的空气。

6.2 重油燃烧不完全，产生的飞灰、炭黑、焦粒还有类似焦油物质就会混合附着在水冷壁或对流管束上，久而久之形成一层隔热层，大大地降低了锅炉的热效率，每年要对锅炉进行清洗，增加了电力设备材料运行费用并且造成锅炉不均匀受热，缩短了锅炉寿命。

6.3 手操式燃烧系统配风是一次风且不能自动调节，如此会造成火焰根部高温区，并强烈的热辐射，使油喷嘴温度升高，重油高温受热会有碳析出，从而堵塞喷嘴，加大喷嘴磨损，加速喷枪损坏，造成维修费用的增加，对连续生产企业生产能力的提高是很大的障碍。

总结：分别对不同区域及时供应适量的空气，以避免高温缺氧而产生炭黑并能在最少的过量空气下保证油的完全燃烧。燃油的燃烧的上述要求是通过燃烧器来达到的。燃油燃烧器主要由油雾化器和调风器所组成。燃油通过雾化器雾化成细油粒，以一定的雾化角喷入炉内，并与经过调风器送入的具有一定形状的速度分布的空气流相混合。油雾化器与调风器的配合应能使燃烧所需的大部分空气及时地从火炬根部供入，并使火炬各处的配风量与油雾的流量密度分布相适应。同时也要向火炬尾部供应一定量的空气，以保证炭黑和焦粒的燃尽。

三、几种重油燃烧方式对比：

随世界环保形势及国内环保意识的提高,使用清洁燃料越来越多,使用重油作为燃料可以比轻油节约较多的费用,对很多有作为伴生废油料的单位更是如此;在国内使用的重油/渣油作为燃料一般有如下的方式:

·国内60 号以下,使用一般的机械压力雾化方式,大部分燃烧器都可以作到;

·国内100号, 进口燃烧器因使用电子式温度控制装置控制燃油加热,可以作到,并成功在世界各地应用;

·国内100 号以上重油/渣油/原油,必须采用的介质雾化或机械转杯雾化;

·介质雾化燃烧器，采用压缩空气或蒸汽作为雾化介质,如进口Oilon;

·机械转杯雾化燃烧器，采用高速转杯进行机械雾化。

·机械压力雾化燃烧器，采用高压油泵进行压力雾化。

三种雾化方式比较如下：

（摘自《燃油燃气锅炉房设计手册》第88 页机械工业出版社）

以上比较可以得出如下结论：

·介质雾化油粒均匀,点火更容易;

·介质雾化更适合用在正压燃烧的锅炉上;

·介质雾化没有高速运转的部件,维护更加容易,费用更低;

·介质雾化对燃料黏度几乎没有要求,更节约运行费用;

四、比例调节燃烧系统的安全性：

燃油经雾化后的油雾以及燃气均为可燃气体，当与空气混合达到一定含量范围，均能形成易燃易爆性混合气体。因此对燃油燃气锅炉的安全及防爆提出了特殊要求。

混合气体达到最大爆炸含量时，在密封容器内的爆炸压力，按不同气体可达到0.75~1.65Mpa。水管锅炉的炉膛和烟气通道的承压能力一般只有几百到几千毫米水柱，火管锅炉的炉胆承压能力比较高，不至于在炉膛内气体爆炸中损坏，但转向烟室一般不考虑承受高压。因此，混合气体的爆炸会给锅炉烟气通道的围护结构和受热面结构造成很大的破坏。

国内外燃油燃气锅炉的炉膛和烟道内气体爆炸事故屡有发生。轻则造成锅炉燃爆熄火，重则使炉膛和烟道爆裂、引风机损坏、锅炉房和烟囱受损，甚至造成人员伤亡事故。

分析和查明事故原因，都是因为在炉膛或烟道内有爆炸性混合气体存在，并达到爆炸极限气垫膜，被明火或锅炉本身的高温引燃而发生事故。

在所有事故中，以锅炉点火过程中发生的事故最多，约占燃油锅炉爆炸事故的50%以上，约占燃气锅炉爆炸事故的70%以上。

锅炉点火前，当因某种原因燃油燃气漏入炉膛，如阀门不密封、误操作、一次点火不成功等，而又未对炉膛烟道进行吹扫或吹扫时间不够、风量不足时，则点火时会发生爆炸。

锅炉运行中由于熄火引起爆炸的事故，燃油锅炉比较多，因为燃油锅炉熄火的可能性比较大。燃气锅炉的这类事故多发生在燃烧器前由于燃气压力或风压波动太大引起脱火或回火的情况下。

对负压运行的锅炉，当锅炉燃烧不良时，可燃气体进入锅炉后部烟道，与后部烟道漏入的空气混合形成爆炸性气体，在高温作用下，可能引起二次燃烧或爆炸。

由上述可知，要防止炉膛或烟道爆炸，首先在炉内无明火情况下应防止燃料进入炉膛，其次是要保证良好燃烧。作为预防措施，在点火之前必须仔细吹扫炉膛和烟道，使其内可能积存的可燃性气体及时排除。

从安全方面考虑，燃油燃气锅炉燃烧系统的自动化是必要的，包括点火预吹扫、点火程控、火焰检测、熄火保护、燃烧自动调节等。而这一切正是比例调节燃烧系统的标准配置。

五、进口燃烧器和国产燃烧器比较：

1、 进口燃烧器专业生产厂经历了几十年的设计、生产经验，产品经历了从设计到试验测试再返回到设计、改进等漫长过程，生产出来的产品是非常成熟的。像进口产品已经有十多个系列五百多种型号，而国内燃烧器起步较晚，产品还处于模仿阶段。

2、 不要说进口燃烧器与国产之间差距很大，就连一些非专业生产商生产的进口燃烧器与专业生产商生产的进口燃烧器也有较大差距。常州华源蕾迪斯是意大利与中方合资厂，进口的意大利锅炉随机配套的燃烧器经过八年的运行，因燃烧故障较多，其中一台已经报废，后更换成国产的锅炉配进口燃烧器经过一年多的运行反应良好，基本上作到无故障运行，按故障造成的损失计算，其每小时的产量为700万人民币，用了进口的产品为客户挽回了不可估量的经济损失。拿用户自己的话说：用这些损失，几个燃烧器都买回了。

3、 就产品本身而言，差别主要有以下几点：

（1）、进口专业生产商生产的燃烧器所有配件都是欧洲产品。燃烧器故障率低。

（2）、产品机电一体化较完善，自动化程度高。

（3）、控制系统先进、成熟。

（4）、方便维修，换枪时不需拧螺丝，五分钟内可投入运行。

（5）、油品适用范围广，不管“粗粮”“细粮”都会合口胃，不挑食。

（6）、燃烧效率高，烟气排放按欧标设计。

（7）、雾化效果好，雾化颗粒为“30υ~50υ”之间，锅炉不积灰，更不用说不积碳。(end)