燃水煤漿導熱油爐的結構設計

2015年第44卷第3期食Vol.44No.32015INNDUSTRIAL HEATINGDO:10.3969/.issn.1002-16392015.03.009燃水煤漿導熱油爐的結構設計汪琦',俞紅嘯,張慧芬’,羅曉明3,楊宇清3,嚴禎榮(1.上海熱油爐設計開(kāi)發(fā)中心,上海200042;2.常州焦化廠(chǎng),江蘇常州2130123.上海市特種設備監督檢驗技術(shù)研究院,上海20033摘要:介紹了水煤漿的燃燒技術(shù),分析了燃水煤漿導熱油爐的結枃形式和循環(huán)供熱系統,探討了水煤漿燃燒器和水煤漿噴嘴的結構設計。關(guān)鍵詞:水煤漿;導熱油爐;結構設計;燃燒器;噴嘴中圖分類(lèi)號:TQ054文獻標志碼:A文章編號:1002-1639(2015)03-002902Structure Design of the Oil Heating Furnace Burning Coal-water SlurryWANG Qi, YU Hongxiao, ZHANG Huifen, LUO Xiaoming, YANG Yuqing, YAN Zhe(1. Shanghai Hot-oil Furnace Design and Development Centre, Shanghai 200042, China; 2. Changzhou Coking Plant, Changzhou 213012China; 3. Shanghai Special Equipment Supervision and Inspection technology institute, Shanghai 200333, China)Abstract: Introduced the combustion technologies of coal-water slurry, analyzed the structure and the of the oil heating furnace burning cwater slurry, circulatory heating system, discussed the coal-water slurry combustor and the structure design of coal-water slurry nozzleKey words: coal-water slurry; oil heating furnace; structure design; combustor; nozzl燃水煤漿導熱油爐是以水煤漿為燃料,以導熱油漿著(zhù)火所需的熱量増加,通常其熱量會(huì )比燃煤増加作為熱載體的熱能設備,與蒸汽鍋爐相比,能在較低的66%~87%。循環(huán)壓力下,輸出較高的工作溫度,對于用熱系統的供水煤漿導熱油爐是采用水煤漿燃燒器,即以很高熱輸岀溫度很穩定,而且溫度控制精度比較髙,爐子運亼口速度的噴霧方式,將水煤漿噴λ爐膛內的燃燒區行安全可靠,因此,被廣泛應用于化工、建材、醫藥、塑域,其入口速度一般要求為200~300m/s,故水煤漿的料、紡織、印染、化纖、聚酯等行業(yè)霧炬本身有很高的動(dòng)能,因此設計水煤漿導熱油爐膛水煤漿是一種新型清潔煤基流體燃料,由大約結枃時(shí),應考慮使其燃燒熱量能夠充滿(mǎn)整個(gè)爐膛。燃水70%的煤、29%的水和1%的化學(xué)添加劑混合加工而成。煤漿導熱油爐的爐膛容積熱強度,與燃油式導熱油爐具有石油一樣的流動(dòng)性,可以像重油一樣泵送、霧化、不同,若燃燒產(chǎn)生同樣的熱量,燃水煤漿的爐膛容積要儲存和穩定著(zhù)火燃燒。水煤漿具有濃度高、粒度細、流比燃油式爐室容積大。變性好,能長(cháng)期儲存不沉淀等特點(diǎn),由于燃點(diǎn)高,儲水煤漿的霧化與油的霧化不同,水煤漿是高黏度裝、運安全性能較好,故水煤漿可以替代煤炭直接在導的液固兩相流體,其黏度是重度的幾十倍,本身就難以熱油爐中燃燒,水煤漿導熱油爐具有燃燒效率高、熱負霧化,況且水煤漿的霧化是在加熱蒸發(fā)和揮發(fā)分析岀荷調節范圍大、節能環(huán)保效果好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應用于過(guò)程中進(jìn)行的,其雰化條件要比燃油差,并且燃燒器極工業(yè)生產(chǎn)加熱領(lǐng)域內,并且由于水煤漿導熱油爐具有易堵塞和磨損。所以,燃水煤漿導熱油爐的著(zhù)火前準備較高的性?xún)r(jià)比,在降低了經(jīng)濟成本的同時(shí)也降低了環(huán)工作所用的時(shí)間較長(cháng),而且著(zhù)火問(wèn)題是最為關(guān)鍵的。為境污染成本,獲得了非常好的經(jīng)濟效鲞和社會(huì )效益。了改善水煤漿的燃燒,首先是要有良好的霧化及順利1水煤漿燃燒技術(shù)地著(zhù)火,此外,過(guò)?？諝庀禂档目刂萍耙淮物L(fēng)和二次風(fēng)的配比,也就是配風(fēng)問(wèn)題也很重要。而霧化、著(zhù)火與配由于水煤漿含有30%左右的水分,故水煤漿燃燒風(fēng)主要都在燃燒器中進(jìn)行,因此,水煤漿導熱油爐的燃過(guò)程必然會(huì )先有一個(gè)水分蒸發(fā)過(guò)程,這就使得水煤燒技術(shù)關(guān)鍵是要有一個(gè)性能良好的水煤漿燃燒器,并且燃燒器的位置布置要合理收稿日期:2013-12-27中國煤化工基金項目:上海市質(zhì)量技術(shù)監督局科研項目(2014-432燃水煤作者簡(jiǎn)介:汪琦(1961-),男,碩士,高級工程師,主要從CNMHG事化工機械專(zhuān)業(yè)方面的工作和研究燃水煤漿導熱油爐在結構上可以分為爐體和爐2015年第44卷第3期INDUSTRIAL HEATINGVol.44No.32015膛兩大部件爐體主要是由輻射螺旋盤(pán)管、爐頂回流空氣霧化,但都是利用霧化介質(zhì)來(lái)撞擊水煤漿。按照霧管、對流蛇形管、集箱管、空氣預熱器組成,爐膛主要化介質(zhì)和水煤漿交叉流動(dòng)方式來(lái)分,常見(jiàn)的是T型結是由燃燒器、穩燃室、燃燒室、岀灰系統組成;并配有構和Y型結構,但無(wú)論何種形式的噴嘴,一般都是水煤循環(huán)油泵、注油泵、高位膨脹油槽、低位儲油槽、鼓風(fēng)漿從內測流動(dòng),而霧化介質(zhì)從外測流動(dòng)。目前導熱油爐機、引風(fēng)機、除塵器、油氣分離器、油過(guò)濾器、水煤漿供的水煤漿燃燒器采用Y型霧化T型霧化及機械撞擊霧應系統和控制系統,共同組成向用熱設備提供熱油的化等多級霧化,都是為了力求獲得良好霧化效果。在燃熱源系統燒器噴嘴的設計中,通?？蓪⑺簼{的通道設計成較大從供熱循環(huán)工藝系統和熱油爐的結構設計來(lái)看,而且長(cháng)度又較短,這樣就具有了良好的防堵性能該熱源系統可分為燃燒發(fā)熱系統和吸熱輸岀系統兩部3.2噴嘴材質(zhì)與結構分。燃燒發(fā)熱系統的工況是:通過(guò)供漿泵把水煤漿送入水煤漿是液固兩相的流體、需要較大的能量進(jìn)行霧燃燒器,被壓縮空氣霧化,在穩燃室和燃燒室中著(zhù)火燃化,而水煤漿又含有η0%左右的煤粉,故噴嘴必然會(huì )產(chǎn)燒。水煤漿燃燒后部分灰渣落亼爐底,通過(guò)除渣機把灰生較嚴重的磨損。所以,盡量減少其磨損而延長(cháng)使用壽渣清岀爐底。水煤漿燃燒時(shí)有鼓風(fēng)機向燃燒室提供大命應該從水煤漿噴嘴材質(zhì)與結構設計上進(jìn)行考慮分析。量的空氣,加熱后的高溫煙氣由引風(fēng)機吸引,經(jīng)頂部煙噴嘴黁損程度與噴嘴材料有關(guān),在設計時(shí)應該采用道進(jìn)入對流段,再經(jīng)空氣預熱器進(jìn)入除塵器,除去煙氣抗磨性能優(yōu)良的材料,當然抗磨性能越好的材料,其價(jià)中的煙塵,將達到標準的廢氣經(jīng)煙囪排入大氣中。格也越昂貴。如果噴嘴釆用碳化硅、氮化硅陶瓷材料,吸熱輸出系統的工況是:循環(huán)熱油泵將低溫導熱使用壽命一般能用到1000h以上;如果噴嘴采用碳化油從密集的蛇形對流管下部的集箱管中輸進(jìn),在每根鎢硬質(zhì)合金耐磨材料,使用壽命通?？蛇_到10000h對流管中吸熱后,從上部的集箱管輸岀,進(jìn)入頂部回流有的噴嘴在容易磨損的部位采用陶瓷材料。管接受輻射吸熱,再經(jīng)下部集箱管進(jìn)人輻射螺旋盤(pán)管在噴嘴結構設計時(shí)可將壓縮空氣霧化孔的布置加下部,經(jīng)螺旋盤(pán)管的再次輻射加熱后,使導熱油含有較以改進(jìn),使噴嘴內部霧化壓縮空氣與水煤漿進(jìn)行動(dòng)量多熱量,最后再向用熱設備供熱。經(jīng)過(guò)用熱設備用熱后交換,徑向分立互相抵消,以減少對噴嘴壁面的磨損的低溫導熱油流回至循環(huán)油泵,如此反復循環(huán),源源不同時(shí)在結構設計上,在易磨損的部位岀現較大的磨損量斷地將水煤漿燃燒的熱能輸送至用熱設備,以實(shí)現能時(shí),仍能具有良好的霧化性能。源的轉換與輸送。4結語(yǔ)3水煤漿燃燒器設計采用燃水煤漿導熱油爐,相比與燃油或燃氣導熱水煤漿是高黏度的液固兩相流體,其黏度很高,而油爐的長(cháng)期運行成本優(yōu)勢是相當明顯的,由此所帶來(lái)且含有較多的煤粉,因此,水煤漿燃燒器的霧化方式宜的經(jīng)濟效益也是非常顯著(zhù)的。燃水煤漿與燃重油相比,釆用蒸汽霧化,蒸汽比空氣重,其霧化效果較好,若用能夠為用戶(hù)降低至少40%的燃料生產(chǎn)成本,與燃輕空氣雰化,沖擊力較小。而燃水煤漿導熱油爐由于沒(méi)有柴油或天然氣相比則更為明顯。水煤漿作為中國潔凈蒸汽源,故只有采用壓縮空氣霧化,其空氣霧化就要求煤技術(shù)的重要組成部分,經(jīng)過(guò)十多年的技術(shù)開(kāi)發(fā)、工業(yè)將空氣壓力提高至0.7~0.8MPa,故通常需要設置空氣性實(shí)驗和商業(yè)示范應用,已顯示出它所具有的代油、節壓縮機。如果必須要采用蒸汽霧化,則需要購置一套導能、高效率燃燒和低污染等諸多優(yōu)勢,已被愈來(lái)愈多的熱油蒸汽發(fā)生器,用于產(chǎn)生蒸汽源企業(yè)所認識,發(fā)展燃水煤漿導熱油爐循環(huán)供熱技術(shù)是3.1水煤漿噴嘴我國能源長(cháng)期穩定發(fā)展的戰略和現實(shí)選擇水煤漿噴嘴應滿(mǎn)足如下要求:參考文獻(1)有良好的霧化特性,能穩定著(zhù)火,霧化角和射程[汪琦,季炳奎,季俊燃水煤漿導熱油爐供熱系統設計c都合適,具有較好的燃燒特性和較高的燃燒效率。中國機械工程學(xué)會(huì )工業(yè)爐分會(huì )第八屆全國工業(yè)爐學(xué)術(shù)年會(huì )2)有良好的防止堵塞性能,不至于因堵塞而影響煙臺:[出版者不詳],2011:31932長(cháng)期的連續運行。2]汪琦.淺析導熱油爐的設計識化工裝備技術(shù),2007,28(5)3有較好的防磨損性能,從而具有較長(cháng)的使用壽命。49-51(4)有較好的負荷調節性能。3]汪琦,季炳中國煤化工熱系統的節能效果和經(jīng)濟效(5)有較低汽耗率。CNMHG熱技術(shù)交流會(huì )鄭州:出版者不干水煤漿噴嘴按照霧化介質(zhì)區分,有蒸汽霧化和壓縮