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(dǎo)熱油爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)汪琦',俞紅嘯,張慧芬’,羅曉明3,楊宇清3,嚴(yán)禎榮(1.上海熱油爐設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中心,上海200042;2.常州焦化廠,江蘇常州2130123.上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)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(dǎo)熱油爐的結(jié)枃形式和循環(huán)供熱系統(tǒng),探討了水煤漿燃燒器和水煤漿噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:水煤漿;導(dǎo)熱油爐;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);燃燒器;噴嘴中圖分類(lèi)號(hào):TQ054文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):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(dǎo)熱油爐是以水煤漿為燃料,以導(dǎo)熱油漿著火所需的熱量増加,通常其熱量會(huì)比燃煤増加作為熱載體的熱能設(shè)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(duì)于用熱系統(tǒng)的供水煤漿導(dǎo)熱油爐是采用水煤漿燃燒器,即以很高熱輸岀溫度很穩(wěn)定,而且溫度控制精度比較髙,爐子運(yùn)亼口速度的噴霧方式,將水煤漿噴λ爐膛內(nèi)的燃燒區(qū)行安全可靠,因此,被廣泛應(yīng)用于化工、建材、醫(yī)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(shè)計(jì)水煤漿導(dǎo)熱油爐膛水煤漿是一種新型清潔煤基流體燃料,由大約結(jié)枃時(shí),應(yīng)考慮使其燃燒熱量能夠充滿整個(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(dǎo)熱油爐的爐膛容積熱強(qiáng)度,與燃油式導(dǎo)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(chǔ)存和穩(wěn)定著火燃燒。水煤漿具有濃度高、粒度細(xì)、流比燃油式爐室容積大。變性好,能長(zhǎng)期儲(chǔ)存不沉淀等特點(diǎn),由于燃點(diǎn)高,儲(chǔ)水煤漿的霧化與油的霧化不同,水煤漿是高黏度裝、運(yùn)安全性能較好,故水煤漿可以替代煤炭直接在導(dǎo)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(dǎo)熱油爐具有燃燒效率高、熱負(fù)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(diào)節(jié)范圍大、節(jié)能環(huán)保效果好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)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(nèi),并且由于水煤漿導(dǎo)熱油爐具有易堵塞和磨損。所以,燃水煤漿導(dǎo)熱油爐的著火前準(zhǔn)備較高的性價(jià)比,在降低了經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)也降低了環(huán)工作所用的時(shí)間較長(zhǎng),而且著火問(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(jì)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)地著火,此外,過(guò)?？諝庀禂?shù)的控制及一次風(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(dǎo)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(guó)煤化工基金項(xiàng)目:上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科研項(xiàng)目(2014-432燃水煤作者簡(jiǎn)介:汪琦(1961-),男,碩士,高級(jí)工程師,主要從CNMHG事化工機(jī)械專(zhuān)業(yè)方面的工作和研究燃水煤漿導(dǎo)熱油爐在結(jié)構(gòu)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(duì)流蛇形管、集箱管、空氣預(yù)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(jié)是由燃燒器、穩(wěn)燃室、燃燒室、岀灰系統(tǒng)組成;并配有構(gòu)和Y型結(jié)構(gòu),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(chǔ)油槽、鼓風(fēng)漿從內(nèi)測(cè)流動(dòng),而霧化介質(zhì)從外測(cè)流動(dòng)。目前導(dǎo)熱油爐機(jī)、引風(fēng)機(jī)、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(jī)械撞擊霧應(yīng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng),共同組成向用熱設(shè)備提供熱油的化等多級(jí)霧化,都是為了力求獲得良好霧化效果。在燃熱源系統(tǒng)燒器噴嘴的設(shè)計(jì)中,通?？蓪⑺簼{的通道設(shè)計(jì)成較大從供熱循環(huán)工藝系統(tǒng)和熱油爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看,而且長(zhǎng)度又較短,這樣就具有了良好的防堵性能該熱源系統(tǒng)可分為燃燒發(fā)熱系統(tǒng)和吸熱輸岀系統(tǒng)兩部3.2噴嘴材質(zhì)與結(jié)構(gòu)分。燃燒發(fā)熱系統(tǒng)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(wěn)燃室和燃燒室中著火燃化,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(jī)把灰生較嚴(yán)重的磨損。所以,盡量減少其磨損而延長(zhǎng)使用壽渣清岀爐底。水煤漿燃燒時(shí)有鼓風(fēng)機(jī)向燃燒室提供大命應(yīng)該從水煤漿噴嘴材質(zhì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行考慮分析。量的空氣,加熱后的高溫?zé)煔庥梢L(fēng)機(jī)吸引,經(jīng)頂部煙噴嘴黁損程度與噴嘴材料有關(guān),在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采用道進(jìn)入對(duì)流段,再經(jīng)空氣預(yù)熱器進(jìn)入除塵器,除去煙氣抗磨性能優(yōu)良的材料,當(dāng)然抗磨性能越好的材料,其價(jià)中的煙塵,將達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)的工況是:循環(huán)熱油泵將低溫導(dǎo)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(duì)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_(dá)到10000h對(duì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dǎo)熱油含有較以改進(jìn),使噴嘴內(nèi)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(shè)備供熱。經(jīng)過(guò)用熱設(shè)備用熱后交換,徑向分立互相抵消,以減少對(duì)噴嘴壁面的磨損的低溫導(dǎo)熱油流回至循環(huán)油泵,如此反復(fù)循環(huán),源源不同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,在易磨損的部位岀現(xiàn)較大的磨損量斷地將水煤漿燃燒的熱能輸送至用熱設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)能時(shí),仍能具有良好的霧化性能。源的轉(zhuǎn)換與輸送。4結(jié)語(yǔ)3水煤漿燃燒器設(shè)計(jì)采用燃水煤漿導(dǎo)熱油爐,相比與燃油或燃?xì)鈱?dǎo)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(zhǎng)期運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)是相當(dāng)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(jì)效益也是非常顯著的。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?yàn)橛脩艚档椭辽?0%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(dǎo)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(guó)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(shè)置空氣性實(shí)驗(yàn)和商業(yè)示范應(yīng)用,已顯示出它所具有的代油、節(jié)壓縮機(jī)。如果必須要采用蒸汽霧化,則需要購(gòu)置一套導(dǎo)能、高效率燃燒和低污染等諸多優(yōu)勢(shì),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(rèn)識(shí),發(fā)展燃水煤漿導(dǎo)熱油爐循環(huán)供熱技術(shù)是3.1水煤漿噴嘴我國(guó)能源長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)選擇水煤漿噴嘴應(yīng)滿足如下要求:參考文獻(xiàn)(1)有良好的霧化特性,能穩(wěn)定著火,霧化角和射程[汪琦,季炳奎,季俊燃水煤漿導(dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)c都合適,具有較好的燃燒特性和較高的燃燒效率。中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)工業(yè)爐分會(huì)第八屆全國(guó)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(tái):[出版者不詳],2011:31932長(zhǎng)期的連續(xù)運(yùn)行。2]汪琦.淺析導(dǎo)熱油爐的設(shè)計(jì)識(shí)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(zhǎng)的使用壽命。49-51(4)有較好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能。3]汪琦,季炳中國(guó)煤化工熱系統(tǒng)的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)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(qū)分,有蒸汽霧化和壓縮