先進(jìn)燃燒技術(shù)

鍋爐新型節(jié)能燃料及先進(jìn)燃燒技術(shù) 防治污染 可持續(xù)發(fā)展 節(jié)約能源 燃油霧化顆粒大 有時火焰中甚至出現(xiàn)雪花點(diǎn) 液霧與助燃空氣摻混不均勻 霧化介質(zhì)耗量太大 導(dǎo)致火焰溫度降低 煙氣排放量大火焰的長度 錐角和形狀不符合爐膛及加工工藝的要求有時局部高溫區(qū)過熱 燒嘴易結(jié)焦 堵塞 重渣油無法冷態(tài)點(diǎn)火 燒用重 渣油的鍋爐有時冒黑煙 嚴(yán)重污染環(huán)境 燃油鍋爐效率低污染物排放高的原因 燃料 高效噴嘴 燃油鍋爐節(jié)能途徑 空氣200 300 余熱回收 燃燒傳熱強(qiáng)化技術(shù) 乳化重油是指在不同標(biāo)號的重油中 加入10 25 的水和微量乳化劑 微量的催化燃燒劑 在適當(dāng)溫度條件下經(jīng)過乳化合成 將水以微小顆粒均勻分散于重油之中 形成油包水或水包油穩(wěn)定狀態(tài)的新型燃料油 新型環(huán)保節(jié)能燃料 乳化重油 乳化油微爆 完全燃燒 V2O3 V2O5 困難 過?？諝庀禂?shù)低 SO2 SO3 催化 NOx N2 火焰峰值溫度低 污染物排放量降低 乳化油燃燒 關(guān)鍵 研發(fā)高效噴嘴 燃燒技術(shù)方案 技術(shù)關(guān)鍵 現(xiàn)用進(jìn)口以及國產(chǎn)燃油燒嘴技術(shù) 國際上通用的壓力霧化和氣動霧化燃燒技術(shù) 大體上還是上世紀(jì)七十 八十年代的技術(shù) 存在固有缺陷 不適于燃用劣質(zhì)燃料油 需作較大技術(shù)改進(jìn) 燃油燒嘴技術(shù)落后 必須采用先進(jìn)的燃燒技術(shù)研制出適合燃用乳化油的燒嘴 才能大幅度地提高劣質(zhì)質(zhì)油的燃燒效率降低污染 遺憾 噴嘴技術(shù) 噴嘴的應(yīng)用范圍幾乎包含所有工業(yè)領(lǐng)域 交通運(yùn)輸 農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 以及人民日常生活 除了人們熟知的燃用各種燃料 氣體 液體和固體燃料 的燃燒設(shè)備和裝置外 在非燃燒工業(yè)上如噴涂 采油等領(lǐng)域內(nèi)也有著廣泛的應(yīng)用 噴霧工質(zhì)的種類 1 氣態(tài)工質(zhì)天然氣 液化石油氣 生物氣等 2 液態(tài)工質(zhì)石油系液體燃料 新型液體燃料等 3 固態(tài)工質(zhì)煤粉 噴涂粉料 清除砂料 丸料等 4 兩相工質(zhì)煤漿 料漿 涂料 油漆 等 工業(yè)和民用熱工設(shè)備目前應(yīng)用以石油及其二次加工產(chǎn)物為代表的液體燃料相當(dāng)普遍 例如煤油 汽油 柴油 重油等液體燃料已廣泛用于鍋爐 內(nèi)燃機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)和冶金爐中 其消耗量相當(dāng)可觀 因而進(jìn)行液體燃料燃燒的研究 對節(jié)約能源 減少環(huán)境污染具有重要意義 液體燃料霧化技術(shù)在漫長的發(fā)展歷程中 其主要經(jīng)歷了三個技術(shù)上的創(chuàng)新 1 空氣霧化技術(shù)2 壓力霧化與空氣霧化相結(jié)合3 氣泡霧化技術(shù) 4 超聲波霧化噴嘴 3 介質(zhì)霧化噴嘴 2 機(jī)械霧化噴嘴 1 壓力霧化噴嘴 噴嘴按照其工作原理的不同大致可以分成下面幾類 機(jī)械霧化噴嘴 1 直射式噴嘴 直射式噴嘴 1892年狄塞爾首先在柴油機(jī)上使用這種噴嘴 這是最古老 最直接的一種噴嘴 燃油在壓力差作用下產(chǎn)生高速射流 使燃油霧化 對油壓的要求較高 霧化細(xì)度與噴嘴直徑關(guān)系很大 流量調(diào)節(jié)范圍較小 離心式噴油嘴的基本結(jié)構(gòu) 離心式噴油嘴的工作原理 2 離心式噴油嘴 轉(zhuǎn)杯式機(jī)械霧化噴油嘴 3 轉(zhuǎn)杯式噴油嘴 1 空心軸 2 旋杯 3 一次風(fēng)導(dǎo)流片 4 一次風(fēng)機(jī)葉輪 5 電動機(jī) 6 傳動帶輪 7 軸承 一 二次風(fēng) 轉(zhuǎn)盤式霧化器的常用結(jié)構(gòu) 4 轉(zhuǎn)盤式霧化噴嘴 1 盤蓋 2 鉚釘 3 盤蓋 1 圓盤 2 噴管 離心式噴嘴的霧化效果要明顯優(yōu)于直射式噴嘴 但離心式噴嘴同樣需要很高的供油壓力 流量的調(diào)節(jié)范圍也比較小 而且它們對粘度都特別敏感 因此直射式和離心式噴嘴都不適合霧化高粘性燃油 1 內(nèi)混型 2 外混型氣動霧化噴嘴 介質(zhì)霧化噴嘴 1 氣動霧化噴嘴 氣動霧化噴嘴依靠一定壓力的空氣 壓縮空氣或蒸汽 形成高速氣流 使氣體與燃油之間形成很高的相對速度 以達(dá)到霧化的目的 優(yōu)點(diǎn) 可以在較低的供油壓力下獲得良好的霧化效果 使用高粘度燃油時仍然可以獲得較高的霧化質(zhì)量 工作狀況可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 缺點(diǎn) 氣動霧化噴嘴的霧化劑耗量很大 從而增加了能耗 氣動霧化噴嘴的霧化機(jī)理及優(yōu)點(diǎn) 幾種氣泡霧化噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖 2 氣泡霧化噴嘴 國內(nèi)及國外的氣泡霧化噴嘴示意圖 1 外套 2 內(nèi)腔 3 環(huán)形通道 4 進(jìn)氣道 5 中間段 6 環(huán)形出口 7 進(jìn)油口 8 進(jìn)油孔 9 混合室 10 錐臺 11 噴霧孔 12 主進(jìn)氣孔 13 副進(jìn)氣孔 14 導(dǎo)流片 15 錐形環(huán)腔 氣泡霧化噴嘴的霧化機(jī)理及優(yōu)點(diǎn) 壓縮空氣以某種適當(dāng)?shù)姆绞阶⑷氲揭后w中 并使兩者在噴嘴混合室內(nèi)形成穩(wěn)定的泡狀兩相流動 在離開噴嘴出口極短的距離內(nèi) 由于氣泡內(nèi)外壓差的劇烈變化 促使它急劇膨脹直至破裂 從而將包裹在其周圍的液膜進(jìn)一步破碎成為更加細(xì)微的液霧顆粒 氣泡霧化主要是克服液體的表面張力達(dá)到霧化的目的 而氣動霧化主要是靠克服液體的粘性力霧化 優(yōu)點(diǎn) 耗氣量小 霧化質(zhì)量高 霧化效果基本不受出口直徑影響 而且氣泡霧化噴嘴相對于其它類型噴嘴最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是其霧化效果基本不受粘度的影響 因此比較適合霧化重 渣油等粘度液體燃料 超聲波霧化噴嘴示意圖 特殊噴嘴 a 1 內(nèi)管 2 外管 3 隔離器 4 超聲波發(fā)生器 5 鎖緊壓蓋 6 油霧噴出口 b 1 汽 氣 室 2 環(huán)環(huán)間隙 3 噴嘴頭 諧振腔 4 噴油口 哈德曼式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖 1 殼體 2 氣環(huán) 3 調(diào)節(jié)環(huán) 4 外環(huán) 5 分流片 6 噴頭 7 氣芯 8 套管 燃油通過旋流室和霧化片先進(jìn)行一級機(jī)械霧化 在霧化室出口處外圍有一環(huán)形共振腔槽 蒸汽或壓縮空氣流過環(huán)形腔體時 高速氣流產(chǎn)生超聲波振動 對油霧作二級霧化 新型高效噴嘴設(shè)計 機(jī)械霧化 氣泡霧化 氣動霧化 新型高效噴嘴外形 實驗裝置和儀器 實驗流程圖 實驗儀器 APV 標(biāo)準(zhǔn)光路布局前向60 接收 冷態(tài)實驗結(jié)果 噴霧照片 某工況下 100mm處SMD分布圖液體流量特性曲線 實驗發(fā)現(xiàn)與原噴嘴相比 新設(shè)計噴嘴具有良好的霧化性能和較寬的調(diào)節(jié)比 更適合于各種高粘度液體燃料 原有燃燒系統(tǒng)改造后燃燒系統(tǒng) 燃燒系統(tǒng)改造 新型噴嘴的使用 工作特點(diǎn)以及燃燒情況對比 原進(jìn)口燃燒機(jī)噴嘴 新型噴嘴 純氣動旋流霧化方式 兩級霧化 霧化效果欠佳 氣泡霧化和氣動霧化方式結(jié)合 為三級霧化 兩次爆破 霧化效果很好 燃用油料為柴油 供氣為壓縮空氣 僅一股霧化氣 燃料油為重油 渣油 油漿和煤焦油摻混后的乳化油 油量 氣量 油量的調(diào)節(jié)范圍較小 壓縮機(jī)供氣量有限 進(jìn) 回油電磁閥控制進(jìn) 回油量 氣量電磁閥控制第二股霧化氣 壓縮空氣 第一股霧化氣 壓縮空氣或是蒸汽 改為手動控制 噴嘴的操作彈性大大增大 火