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如何实现油的高效低污染燃烧

作者:qiqi      日期:2012-03-27      点击数:
1.提高燃油的雾化质量
        燃油的雾化是通过各种雾化器实现的。雾化器又称喷油嘴,按其工作形式可以分为两大类:机械式喷油嘴(压力式和旋杯式);介质式喷油嘴(以蒸汽或空气作介质)。压力式雾化喷油嘴是借送人燃烧器的油的压力来实现雾化,它又可分为简单式和回油式两种形式。旋杯式雾化喷油嘴则利用高速旋转的金属杯油通过中心轴内的油竹注人转杯内壁,在内壁形成的油膜被高速从杯口甩出,并与送人的高速一次风相遇而雾化。在蒸汽雾化喷油嘴中,油雾化的能量不是来自油压,而是来自雾化介质蒸汽。即一定压力的蒸汽以很高的速度冲击油流,并把油流撕裂成很细的雾滴。蒸汽雾化喷油嘴通常又有两种形式,即外混式蒸汽雾化喷油嘴和内混式蒸汽雾化喷油嘴(Y型蒸汽雾化喷油嘴)。新发展的所谓超声波喷油嘴也属蒸汽雾化喷油嘴的一种。进人汽室的蒸汽从环形间隙中喷出,激发谐振器产生超声波。油从喷油孔中喷出后,在超声波作用下因振动而进一步破碎。另一种低压空气雾化喷油嘴是利用空气作雾化介质,油以较低的压力从喷嘴中心喷出,而高速的空气(约80m/s)从油四周喷人,使油雾化。
        要提高燃油的雾化质量,首先就应根据各种喷油嘴的特性正确选用它们。例如对简单式压力雾化喷油嘴,因为其喷油量的调节是依靠改变油压来实现的,低负荷时油压将降低,雾化质量也随之下降。因此这种喷油嘴只适于带基本负荷的锅炉和窑炉。对于负荷变动较大的情况,特别是低负荷运行较多时,可以采用回油式压力雾化喷油嘴,这种喷油嘴设有回油道,可以依靠回油压力的调整来调节喷嘴的流量特性,而油的旋流强度基本不变。
        当企业有蒸汽源时,可以考虑优先选用蒸汽雾化喷油嘴,因为蒸汽雾化喷油嘴雾化特性好、雾化油滴细,而且雾化角与喷油量无关,火焰形状易于控制,调节性能好,负荷调节比可达1:6以上。此外这种喷嘴对燃油的适应性好,燃油a度变化对雾化特性影响很小;对燃油压力要求不高,可简化供油系统;结构简单,操作方便,不易堵塞。当然这种喷油嘴也存在一些明显缺点,如耗汽大,且雾化蒸汽不能回收;噪声大,启动性差;烟气中的蒸汽含量会使锅炉尾部受热面腐蚀和积灰等。值得注意的是近几年蒸汽雾化喷油嘴已有很大的改进,耗汽量大大降低,噪声和启动性能也有很大的改善。特别是Y型蒸汽雾化喷油嘴,它综合了压力雾化喷油嘴和蒸汽雾化喷嘴的优点。采用比压力雾化喷油低的油压,又不消耗太多的蒸汽,因此雾化质量更好,单台喷油嘴出力高,且不受油压和油温的影响,适合于大型燃油锅炉。为了节能和提高经济效益。雾化燃油的品质越来越差,而使用上又要求锅炉对负荷的适应能力越来越好,这一因素也促使了蒸汽雾化喷油嘴的广泛应用。
        对于小型燃油锅炉和窑炉多优先采用低压空气雾化喷油嘴。这是由于这种喷嘴雾化质量好,火焰较短,油量调节范围广,对油质要求不高,且结构和系统均较简单。此外转杯式喷油嘴对油压、油质要求不高,调节性能优良,特别是低负荷运行时,因油膜减薄雾化质量反而好。因此也适合于小型工业锅炉,但因有高速运转部件,且转杯易站污,故影响它的应用。
        由于雾化质量与喷射速度和燃油温度有很大的关系,因此也可以从这两方面来改善雾化质量。例如当燃油赫度较大时,可以将油预热温度提高,对重油更应将加热温度提高到110~130℃。此外重油中重分子量的碳氢化合物占相当大的比重,它们不易蒸发,且在缺氧的情况下易受热(600℃左右)裂解,形成炭黑微粒,致使重油燃烧时间延长,为此在燃烧重油时,还应保证火焰尾部有足够高的温度和充足的氧气供应。
2.实现良好的配风
        油燃烧器是由喷油嘴和配风器两部分组成。配风器的任务是供给适量的空气,以形成有利于空气和油雾混合的空气动力场。好的配风器应满足如下的要求:
         (1)将空气分为一次风和二次风,一次风量约占总风量的15%~30%,一次风在点火前就已和油雾混合,其作用是避免油雾着火时,由于缺氧严重而分解,产生大量炭黑。
         (2)一次风应当是旋转的,从而可以产生一个适当的回流区,以保持火焰的稳定。
         (3)二次风可以是直流的,也可以有小的旋流强度。后者是为了控制火焰的形状,以有利于早期混合。
        配风器通常分为直流式和旋流式两大类。直流式是一种最简单的配风器,它有两种形式,即直管式和文托利管式。
        旋流式按进风方式可以分为蜗壳型和叶片型,其中叶片型又可分为切向叶片和轴向叶片两种型式。旋转气流从旋转式配风器喷出后,由于强烈的湍流运动,能使油雾和空气很好地混合。早期的蜗壳式配风器由于通风阻力大,且沿喷口周围气流分布不均,目前已很少采用。切向或轴向叶片型的旋流配风器既可使一次风直吹、二次风旋转;也可使一、二次风同时反向旋转,甚至还可在两股旋转风之间再加人一股不旋转的三次风,因此湍流强烈,喷进炉膛后可以形成强烈的油气混合气流,十分有利于燃烧,适合于大、中型的锅炉和窑炉。
        不管何种配风方式都应该使空气和油雾扩展角很好配合,一般气流的扩展角应比油雾扩展角稍小些,以使空气能高速喷人油雾中形成良好的配合。

(责任编辑:qiqi)

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