| 熱風(fēng)爐生物質(zhì)燃燒機(jī)工業(yè)試驗(yàn) |
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鄭州達(dá)冠節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司
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熱風(fēng)爐生物質(zhì)燃燒機(jī)工業(yè)試驗(yàn) 生物質(zhì)燃燒機(jī)與金屬燃燒器相比，具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在西歐和日本已廣泛地應(yīng)用在高爐熱風(fēng)爐上。1973年以來蘇聯(lián)也開始將陶瓷燃燒器應(yīng)用在內(nèi)燃式熱鳳爐。然而，在我國還處于試驗(yàn)探索階段。為了趕超世界先進(jìn)水平，把我國鋼鐵工業(yè)搞上去，使熱風(fēng)爐達(dá)到高溫長壽，我們在煉鐵廠一高爐（576米。）的1#熱風(fēng)爐大修改造中，采用了套筒式陶瓷燃燒器這項(xiàng)新技術(shù)。 生物質(zhì)燃燒機(jī)的概況 l#熱鳳爐上所采用的燃燒器為18孔套筒式生物質(zhì)燃燒機(jī)。它垂直安裝在41950的元形火井底部。這種燃燒器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單和容易砌筑，它的中心為西770元形煤氣通道。邊緣是間隙為200寬的空氣環(huán)道。環(huán)道的頂端為18孔阻流板。每個(gè)孔徑為4130。助燃空氣則以較高速度從孔中噴出與中心煤氣流混合燃燒。噴射出的助燃空氣流與火井中心軸線交角為300(見圖1-A和圖1- B) 助燃空氣阻流板與它以下部分的材質(zhì)均為耐火磚。整個(gè)生物質(zhì)燃燒機(jī)都是由耐火磚預(yù)塊拼砌而成。 阻流板的材質(zhì)為磷酸鹽耐火磚。其組成如下：三等高鋁骨料三等高鋁細(xì)粉(<0.088)磽酸 70% 30% 5～6% 阻流板以下的直筒部分材質(zhì)為礬土水泥耐火磚。其組成為： 三等高鋁骨料 三等高鋁細(xì)粉 礬土水泥 70% 15%15% 為了防止砌體漏氣，砌塊間用菱形瑣鋼鐵孔，各層砌塊間為子母扣咬砌。砌筑時(shí)，在空氣與煤氣隔墻兩側(cè)涂上3～4毫米厚的密封涂料（水玻璃+高鋁細(xì)粉）。 整個(gè)熱風(fēng)爐施工完畢后，我們啟動(dòng)助燃鳳機(jī)，用風(fēng)速儀對阻流板18個(gè)噴口進(jìn)行了速度分布測定。測定結(jié)果表明：進(jìn)風(fēng)口一側(cè)速偏高（因煤氣橫通道阻擋的緣故），對面一側(cè)速度偏低。（見圖2）。 熱風(fēng)爐烘爐之前，我們根據(jù)生物質(zhì)燃燒機(jī)的材質(zhì)特點(diǎn)（未經(jīng)焙燒的耐火磚預(yù)制塊），用焦?fàn)t煤氣進(jìn)行了烘烤。升溫曲線見圖(3)。通過6天的烘爐，投入使用，工作正常。 試驗(yàn)和測試 在修爐過程中，為了試驗(yàn)的需要，在元形火井外側(cè)爐墻上留了五層測試孔。它們的標(biāo)高分別為：6.6，10.25，13.98, 17.35， 說明；1． 圖示陰影線表示部分系燃燒室商鋁磚砌筑部分。 2．圖中涂點(diǎn)部分系耐熱混凝土預(yù)制塊砌筑部分。 3. 圖中小網(wǎng)點(diǎn)部分系原有商鋁磚或新修枯土磚砌筑部分。 4．?dāng)嗝鍭-O- B見圖1一A 1978年第2期22.35(米)。生物質(zhì)燃燒機(jī)及各層測試孔的相對位置在圖l上已經(jīng)標(biāo)明。 原定的試驗(yàn)方案規(guī)定在不同煤氣量下，當(dāng)燃燒穩(wěn)定后，通過沿火井高度上的五層測孔進(jìn)行火井溫度場、壓力場測定和取氣分析；拱頂測溫、測壓、廢氣分析和煙道凌氣分析。通過測試找出高溫區(qū)位置，判斷火墻長度，測出回流區(qū)的大小、靜壓沿火井高度的變化，煤氣在火井?dāng)嗝嫔虾透叨壬系娜紵隣顩r。同時(shí)，通過拱頂和煙道廢氣分析，判斷煤氣進(jìn)入蓄熱室前和經(jīng)過蓄熱室后燃燒的完全程度。從而給生物質(zhì)燃燒機(jī)作一的鑒定。但是，由于試驗(yàn)前的組織準(zhǔn)備工作存在一些缺點(diǎn)，以致在施工后無法彌補(bǔ)。只能根據(jù)施工后的具體條件進(jìn)行可能的測試。 這次我們分別做了大(2.5萬米3／時(shí)，a=1.05)，中(2.2萬米3／時(shí)，口=1.10)，小(1. 55萬米3／時(shí)，口=1.20)三種煤氣量和空氣過剩系數(shù)的燒爐試驗(yàn)。作了相應(yīng)的測試和取氣分析。 由于客觀條件的限制，試驗(yàn)過程中在層(6.6米)標(biāo)高只作了火井?dāng)嗝姘霃骄嚯x上的溫度、回流區(qū)和靜壓測定以及相應(yīng)的取氣分析。而在第四層(17.35米)標(biāo)高刻在直徑方向上作了測溫、取氣和靜壓測定。在第五層(22.25米)標(biāo)高上僅作了爐墻邊緣測溫、測壓和取氣，測溫是通過帶鉑銠一鉑電偶的水冷和不銹鋼測溫槍和0～1600。C的電子電位差計(jì)進(jìn)行的；亓鲄^(qū)的測定是通過水冷雙向測壓管、差壓變送器和電子電位差計(jì)進(jìn)行的。靜壓是用U型壓力計(jì)測量。拱頂溫度則用安裝在爐頂?shù)纳a(chǎn)用電偶來測量，安裝在值班室的儀表指示溫度計(jì)。煤氣流量按生產(chǎn)用環(huán)天平流量計(jì)讀數(shù)計(jì)。生產(chǎn)用的儀表試驗(yàn)前請計(jì)器人員作了校對。另外，助燃風(fēng)量的測定是用試驗(yàn)時(shí)安在風(fēng)管上的皮托(Pitot)管來進(jìn)行。為了準(zhǔn)確起見，在助燃風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口用風(fēng)速儀作了風(fēng)量校正曲線。 （一）各水平斷面上的溫度，CO濃度和壓力場情況： 1．層（V6.6米）火井水平斷面測試表明：在大、中、小三種不同煤氣量下，邊緣溫度較高為625～770。C。中心較低為350～480。C。溫度曲線見圖4。 圖4層Y76.6米測溫孔溫度曲線 CO在斷面上的濃度變化是邊緣較低為1.0～4.5%，中心較高為l8～22.5%（凈煤氣全分析中C0=28.8%）。CO濃度曲線見圖5。 從測試結(jié)果可以看出：CO在斷面上的濃度曲線與溫度曲線基本上是吻合的。溫度高的地方CO%低，溫度低的地方CO%高（中心為主煤氣流區(qū)）。另外，溫度曲線在這一層可看出叨顯的不對稱。點(diǎn)偏向中心左側(cè)，高溫區(qū)偏向右邊。這個(gè)現(xiàn)象可以用 燃燒器助燃風(fēng)噴射速度的不均釧哇來解釋。岡左側(cè)（即測試孔側(cè)）半環(huán)助燃風(fēng)噴射速度比右側(cè)（即測試孔塒面一側(cè)）高，則左側(cè)空氣以高速穿透煤氣流射向后方，閃而后側(cè)混入空氣較多，則燃燒的C0就多，故溫度較高（對照圖2、4、5）。 回流區(qū)測定情況表明：不論那種燃燒狀態(tài)，這個(gè)區(qū)域都是空氣、煤氣開始劇烈交叉混臺區(qū)。整個(gè)斷面都是紊流。因?yàn)閮x表的指針在零差壓點(diǎn)左右來回快速擺動(dòng)，根本測不出回流邊界。 另外，這一層爐墻靜壓測試證明波動(dòng)不大，數(shù)值為30～35毫米水柱。 2．第四層（V17.35米）火井水平斷面測試表明：在三種不同煤氣量燃燒狀態(tài)下，溫度在整個(gè)火井?dāng)嗝嫔系姆植，除邊緣一點(diǎn)稍低外，已經(jīng)基本均勻。由圖6中r，】‘以看出：在中煤7 e盈燃燒狀態(tài)下，這個(gè)斷面的溫度，在1100～1200。C水平上，其余兩種狀態(tài)則偏低。 CO在斷面上的濃度變化從圖7中可以看出：r{1心CO%濃度較高．為1.6～4.4%，邊緣較低，為0.4～1.8．%。 這層爐墻靜壓在三種不同煤氣量燃燒狀態(tài)下變化亦不大，為50～55毫米水柱。 3．第五層(V22.35米)測試表明：在中煤氣量燃燒狀態(tài)下爐墻溫度，為小煤氣量狀態(tài)下次之為1220。C，大煤氣量狀態(tài)下，為1210。C。這個(gè)溫度梯度與第四層的測示是相吻合的。這層廢氣中的CO濃度相應(yīng)為：0.8%，0.8%，1.0%。這層的靜壓在三種煤氣量燃燒狀態(tài)下變化同樣不大，為50～60毫米水柱。 4．在大、中、小三種煤氣量燃燒狀態(tài)下，煙道廢氣中CO%含量分別為：0.5%，0%，0%。在大煤氣量下，空氣過剩系數(shù)口-1.05，中煤氣量下，a=1.10，小煤氣量下a =1.20？磥砜=1.10時(shí)較合適。當(dāng)口<1.10時(shí)，煤氣中CO百能燒不完全。（因?yàn)楫?dāng)a =1.05時(shí)，廢氣中尚有0.5%的CO殘余）。 （二）通過測試，從廢氣中CO、02．、C02含量沿火井高度變化曲線(圖8、9、10)可以看出：在大、中、小三種煤氣量燃 1978年第2期燒狀態(tài)下，CO和02的濃度是隨火井高度增高而降低，而COz濃度則隨著火井高度增加而升高。到第五層高度(x:722V 35米)時(shí)CO已降低至1%左右。02為3～4%（圖中橫座標(biāo)H／d為測孔高度與燃燒器噴口的高徑比。H為測孔與噴口的距離，d為燃燒器噴口直徑。層的H/d =1.0，第四層的H/d =10.5，第五層的H/d=14.9)。 （三）從平均化學(xué)不完全燃燒量隨火井高度變化曲線(圖11)可以看出火井高度方向上化學(xué)不完全燃燒量的變化情況：層標(biāo)高上平均化學(xué)不完全燃燒量為48～60%，第四層標(biāo)高上的平均化學(xué)不完全燃燒量為6～10%，而到第五層標(biāo)高時(shí)，CO的平均化學(xué)不完全燃燒量已降至3%左右。 （四）通過測l式我f『j”j-以J+解該陶瓷燃燒器在工作狀態(tài)下火JI：高度上爐墻溫度變化情況。從圖12可以看Ⅲ：層(6.6米)標(biāo)高至第五層(2.235米)標(biāo)高，爐墻的溫度變化是山700。（：先名i逐漸升高到1240。C。而拱頂溫度為1300。C。這說明拱頂附近足溫區(qū)，也就是說火焰的末端是在拱頂附近。另外，火井高度上的這個(gè)溫度梯度對下部磚襯來說，是火人有利的。消除r過去套筒金屬燃燒器煤氣一進(jìn)入火舛下部就開始燃燒，造成下部溫度較高，使倚重的下部磚襯產(chǎn)生較大的高溫蠕變和擋火墻燒穿的缺點(diǎn)。同時(shí)也消除J-過去由于下部溫度高，火井和蓄熱室之間產(chǎn)生較大溫差，從而使磚襯產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，降低燃燒室和熱風(fēng)爐壽命的弊病。 （五）由于儀表水平的限制，未能測出燃燒狀態(tài)下的火井靜壓脈動(dòng)曲線。但從U型壓力計(jì)的直觀觀察來看，各層靜壓較穩(wěn)定，波動(dòng)值為5～10毫米水柱。助燃風(fēng)機(jī)出口靜壓的波動(dòng)也僅10毫米水柱左右。這說明燃燒是穩(wěn)定的，沒有明顯脈動(dòng)。而其他熱風(fēng)爐燒爐時(shí)，能感覺到明顯的脈動(dòng)，有時(shí)甚至是強(qiáng)烈的。 （六）三種不同煤氣量燒爐狀態(tài)下，助燃風(fēng)機(jī)出口靜壓為80～110毫米永柱。風(fēng)道和阻流板的總阻損，按冷態(tài)模擬試驗(yàn)的計(jì)算為87毫米水柱。而實(shí)測約為50毫米水柱。二者之差則為煙囪抽力。 （七）最后，我們在送風(fēng)期對空氣和煤氣的燃燒切斷閥及附近管道部分進(jìn)行了表面溫度測定。測得結(jié)果為45。C。當(dāng)時(shí)送風(fēng)風(fēng)溫為1000DC，環(huán)境溫度為35。C。閃此，這西個(gè)閥。汉笏。過去很多M忠曾{【J心這兩個(gè)閥的溫度傳送風(fēng)期可能過-{_，香束這種tfl心足小必的， 結(jié) 語 （一．）通過測試表明：我仃J采川的這種套筒式生物質(zhì)燃燒機(jī)的火焰是在上升運(yùn)動(dòng)中逐漸分布均勻的。離噴口直徑10.5倍的距離上，火焰在火升斷面上的分布已經(jīng)比較均勻。hd時(shí)高溫區(qū)是在拱頂附近。說明這種火焰長度(—23米)是合理的。 （二）空氣過剩系數(shù)。=1.10時(shí)，空、煤氣混合較充分，煙道廢氣中已經(jīng)沒有CO存在。而當(dāng)日-1.05時(shí)，煙道中還自．0.5%的CO殘余，所以建議在畢產(chǎn)操作中，空氣過剩系數(shù)應(yīng)取1.10。 （三）由于回流區(qū)的存在，同時(shí)回流Ⅸ溫度穩(wěn)定在700。C左右，因此保證了陶瓷燃燒器在工作狀態(tài)下能穩(wěn)定點(diǎn)火燃燒，而且升溫快。通過實(shí)踐證明，由送風(fēng)改燃燒時(shí)不需點(diǎn)火，操作方便可靠。 （四）生物質(zhì)燃燒機(jī)在工作過程中證明，它的最顯著待點(diǎn)就是沒有明顯脈動(dòng)和易接受大煤氣量。這不僅克服了金屬燃燒器因脈動(dòng)所產(chǎn)生的火井倒塌、掉磚等嚴(yán)重缺點(diǎn)，大大提高熱風(fēng)爐的壽命。而且能滿足高風(fēng)溫下的大煤氣量快速燒爐。 （五）空氣和煤氣切斷閥不需要水冷。 （人）生物質(zhì)燃燒機(jī)的材質(zhì)為耐火磚，它的使用壽命有待生產(chǎn)實(shí)踐的考驗(yàn)。 |
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