談多功能混合燃燒器的應(yīng)用研究

摘 要 多功能混合燃燒器是針對(duì)天然氣、煤層氣（瓦斯）、煤氣互為利用而研發(fā)的非標(biāo)專用燃燒裝置，它可廣泛應(yīng)用于多種加熱設(shè)備中，它可使煤氣、煤層氣（瓦斯）、天然氣單獨(dú)使用這一燃燒器，也可使在可燃?xì)怏w在混合炬中完成煤氣、煤層氣和天然氣中各種成分的混合得到一維均相流模型，使用這一燃燒器，做到一機(jī)多用，節(jié)約了成本和空間。

關(guān)鍵詞 多功能混合燃燒器；旋流式擴(kuò)散燃燒頭；混合比；移動(dòng)式侍服裝置；點(diǎn)火裝置

中圖分類號(hào) F23D 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)071-0168-02

某煤礦是高瓦斯礦井，有焦化廠，有天然氣主管線經(jīng)過該礦，因三種燃?xì)獾膲毫?、濃度、低位發(fā)熱量不同，無法在一臺(tái)鍋爐上同時(shí)燃燒，我們研發(fā)的多功能混合燃燒器即將這三種燃?xì)庠谝慌_(tái)鍋爐中燃燒，煤氣、煤層氣（瓦斯）、天然氣單獨(dú)使用這一燃燒器，也可兩種或三種氣源同時(shí)使用這一燃燒器；煤氣、煤層氣產(chǎn)量不穩(wěn)定，有時(shí)造成鍋爐運(yùn)行困難。本設(shè)計(jì)以燃燒煤氣、煤層氣為主，天然氣為輔，使煤氣、煤層氣得到充分利。

1 煤氣、煤層氣、天然氣多功能混合燃燒器原理

天然氣、煤層氣、煤氣經(jīng)過可燃?xì)怏w混合罐混合，經(jīng)過成分分析裝置、濃度檢測(cè)裝置和流量檢測(cè)裝置、截止閥、電動(dòng)球閥、封火器后，進(jìn)入擴(kuò)散燃燒器；在可燃?xì)怏w和空氣配比裝置控制的送風(fēng)機(jī)送出的風(fēng)經(jīng)送風(fēng)控制閥門一起噴入爐膛，點(diǎn)火槍點(diǎn)火在爐膛中燃燒。可燃?xì)怏w在爐膛中燃燒之前，通過點(diǎn)火控制裝置須做如下準(zhǔn)備，由送風(fēng)機(jī)送風(fēng)對(duì)爐膛進(jìn)行吹掃，確定有無可燃?xì)怏w，火檢裝置對(duì)爐膛檢驗(yàn)有無火種，啟動(dòng)鏈條推進(jìn)器，將點(diǎn)火槍推進(jìn)與可燃?xì)怏w同時(shí)點(diǎn)火燃燒，點(diǎn)火槍在點(diǎn)火后3秒 自動(dòng)退回到點(diǎn)火前位置，完成一次點(diǎn)火程序。（見圖1）

2 多功能混合燃燒器的組成

多功能混合燃燒器主要由旋流式擴(kuò)散燃燒頭、火焰監(jiān)測(cè)裝置、自動(dòng)點(diǎn)火裝置、移動(dòng)式侍服裝置、氣液分離器、封火器、閥組、自動(dòng)控制裝置、鼓風(fēng)機(jī)等組成，主要自控元件采用進(jìn)口元件。此系統(tǒng)在整個(gè)吹掃、點(diǎn)火、燃燒、負(fù)荷調(diào)節(jié)及熄火過程中均由程序自動(dòng)控制，燃燒頭由直管式擴(kuò)散器和火道組成，空氣靠送風(fēng)機(jī)供給。

2.1 旋流式擴(kuò)散燃燒頭（10噸鍋爐）的設(shè)計(jì)參數(shù)：

四套爐床式擴(kuò)散燃燒器每小時(shí)最大流量（可燃?xì)怏w）4800 Nm3/h。（10噸鍋爐最大需可燃?xì)怏w為4618 m3/h）

平均每臺(tái)燃燒器每小時(shí)用氣量600 Nm3/h～1200 Nm3/h，可調(diào)

旋流式擴(kuò)散燃燒頭管道直徑 D250

燃?xì)鈬娮熘睆紻65

噴口速度設(shè)計(jì)25 m/s～80 m/s

空氣流速6 m/s～10 m/s

火道載面熱強(qiáng)度2.9×103 kW/m2～23×103 kW/m2

最高火道溫度1200℃

過量空氣系數(shù)1.1～1.3。

燃?xì)饨?jīng)火孔旋轉(zhuǎn)噴出后與空氣成30角度相遇，進(jìn)行紊流擴(kuò)散混合，離開火孔20 mm～40 mm處著火，移動(dòng)火焰最大長度約

1600 mm左右，保證火焰在爐膛的充滿度。

2.2 火焰檢測(cè)裝置

WHKF-1型可見光動(dòng)態(tài)火焰檢測(cè)裝置是根據(jù)電力部的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，總結(jié)和吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的光纖傳導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)制造的一種爐膛火焰檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性能可靠，可長期連續(xù)地檢測(cè)各種燃?xì)馊加图叭济哄仩t，是鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)必要的檢測(cè)設(shè)備，主要應(yīng)用于工業(yè)動(dòng)力鍋爐的火焰監(jiān)測(cè)與保護(hù)，為滿足實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)的需要而開發(fā)研制的新型火檢。該火檢裝置包括信號(hào)放大器、檢測(cè)器（火檢探頭）和光纖等設(shè)備。

2.3 點(diǎn)火裝置

GGD系列高能鍋爐點(diǎn)火裝置與同類型點(diǎn)火裝置相比，具有放電能量大、點(diǎn)火速度快、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。該裝置結(jié)構(gòu)合理、性能可靠，具有防塵、防水等優(yōu)點(diǎn)。尤其加裝點(diǎn)火頻率可調(diào)裝置，使整個(gè)裝置及點(diǎn)火嘴使用壽命大大延長。

高能點(diǎn)火能量發(fā)生器（點(diǎn)火器）輸入工作電源，經(jīng)升壓、整流獲得直流高壓，向儲(chǔ)能元件充電，儲(chǔ)能元件達(dá)到額定電壓后，電能即通過放電元件，經(jīng)高壓傳輸電纜及耐高壓導(dǎo)電桿（點(diǎn)火槍），將電能集中在半導(dǎo)體電嘴上，擊穿半導(dǎo)體，同時(shí)產(chǎn)生高溫脈沖電火花，引燃燃?xì)狻?/p>

導(dǎo)電桿（點(diǎn)火槍）及高壓電纜將電能轉(zhuǎn)輸?shù)桨雽?dǎo)體電嘴上，工作時(shí)能承受數(shù)千伏電壓及數(shù)千安培脈動(dòng)電流。點(diǎn)火槍及電嘴在1000℃以上的高溫中能正常工作。

半導(dǎo)體電嘴將來自點(diǎn)火器的脈動(dòng)電能轉(zhuǎn)換成光能和熱能，點(diǎn)燃可燃性混合氣體，半導(dǎo)體電嘴是用耐高溫、抗電腐蝕的材料制成，熔點(diǎn)及抗氧化性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通1Cr18Ni9Ti，半導(dǎo)體電嘴兩極間鑲有特制的半導(dǎo)體陶瓷，使電嘴在正負(fù)幾百伏電壓下即可擊穿放電，以保證點(diǎn)火可靠性。根據(jù)霧化狀況改變點(diǎn)火頻率大小，可大大延長電嘴及整個(gè)裝置的使用壽命。

2.4 移動(dòng)式侍服裝置

移動(dòng)式侍服裝置由鏈條推進(jìn)器、移動(dòng)滑輪固定器（固定點(diǎn)火槍）、推進(jìn)控制裝置三部分組成，推進(jìn)速度為1米/秒，推進(jìn)長度為1.5米（推進(jìn)速度和長度可根據(jù)需要設(shè)定），退出速度為1米/秒。

2.5 其它裝置

其它裝置為氣液分離器、封火器、閥組、自動(dòng)控制裝置、鼓風(fēng)機(jī)等組成，都是選用設(shè)備，不再詳細(xì)說明。

3 應(yīng)用效果

研發(fā)完成后，在羊渠河礦三臺(tái)鍋爐上運(yùn)用，兩臺(tái)為燃?xì)忮仩t，一臺(tái)為燃?xì)夂兔簱綗仩t，解決了煤氣、煤層氣利用難的問題，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，多功能混合燃燒器已申報(bào)國家發(fā)明專利。

4 結(jié)論

1）將煤礦產(chǎn)生煤氣、煤層氣等廢棄資源再利用，變廢為寶，直接效果是節(jié)約資源、提高資源的利用效率、減少廢棄物排放，從源頭上達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

2）根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際工況，設(shè)計(jì)燃燒器以及可燃（煤氣、煤層氣、天然氣）氣體和空氣的混合比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使之能夠在程序控制下自動(dòng)調(diào)節(jié)二者比例，達(dá)到完全燃燒和安全運(yùn)行的要求。

3）合理設(shè)計(jì)燃燒器的結(jié)構(gòu)，與火焰檢測(cè)裝置、點(diǎn)火裝置、 移動(dòng)式侍服裝置等其它設(shè)備配合使用，保證系統(tǒng)的安全性、可靠性、實(shí)用性、緊湊性和先進(jìn)性。

4）使用多功能燃燒器，可以做到一器多用，既節(jié)約了成本又減少了使用空間。

參考文獻(xiàn)

[1]徐通模等.鍋爐燃燒設(shè)備[J].西安交通大學(xué)出版社，1989.

[2]哈工大.小型鍋爐設(shè)計(jì)與改裝[J].科學(xué)出版社，1987.

[3]陳立勛等.鍋爐本體布置及計(jì)算[J].西安交通大學(xué)出版社，1990.

[4]秦裕琨等.爐內(nèi)換熱[J].機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

[5]沈月芬，曹子棟.高壓燃煤鍋爐摻燒高爐煤氣對(duì)鍋爐熱工摻燒的影響.1996，03.

作者簡(jiǎn)介

梁怡芳（1967—），女，山西太原人，高級(jí)工程師，畢業(yè)于河北工程大學(xué)暖通專業(yè)，從事暖通理論研究和設(shè)計(jì)工作。