燃气燃烧器的选型分析.docx

燃气燃烧器的选型分析刘景新1 ，刘红星1 ，齐雪京1 ，王爱洁2 ，李佩3 ，赵斌3( 1. 唐山市特种设备监督检验所，河北 唐山 063000;2. 冀东石油机械有限责任公司，河北 唐山 063000; 3. 河北联合大学，河北 唐山 063009)摘要: 燃烧器是锅炉的关键部件，其性能的好坏对锅炉的安全经济运行有重大影响。以燃气燃烧器为例，对燃烧器的选型原则进行分析，并通过实例进行验证。结果表明，燃料种类及特性、锅炉的出力与 效率、燃烧室的尺寸、烟风阻力及其使用环境等要素是锅炉燃烧器正确选择的基础和条件。关键词: 燃气锅炉; 燃烧器; 选型原则; 应用实例中图分类号: tk17 文献标识码: b 文章编号: 1004 7948( 2013) 09 0055 03doi: 103969 / j issn 1004 7948 2013 09 013d 锅炉负荷，kg / h;hq 、hs 分别表示蒸汽及给水比焓，kj / kg ;引言燃烧器是使燃料和空气以一定方式、比例混合喷出并燃烧的装置统称。锅炉燃烧器选型正确与 否对锅炉安全经济运行有重要影响。本文对燃气燃烧器的选型原则进行分析，并通 过实例进行了验证。3q net，ar 燃料低位发热量，kj / m ;热效率，% 。燃烧器出力是指燃烧器单位时间输入锅炉的 热量，也称燃烧器热功率，即:bq net，ar( 2)g =36001选型原则式中: g 燃烧器热功率，kw 。分析式( 1) 、式 ( 2 ) 可知: 燃料确定后，锅炉负 荷和锅炉热效率决定了燃烧器的出力。首先，选择 燃烧器时，在保证满足锅炉额定负荷的同时，还要有 10% 的余量1; 其次，根据燃烧器生产厂家提供的燃烧器工作特性曲线2，进一步优选燃烧器，燃 烧器工作点 要 落 在相应的满负荷工作区 内3，工作点落在越靠近曲线右边界位置越理想，这样，燃 烧器更经济且可以保证部分负荷点与满负荷点间 有较大的调节空间。当一定的燃料消耗量对应几 个型号燃烧器的选择时，应选择燃烧室背压足以克 服锅炉烟风阻力的燃烧器，选择的燃烧器如果燃烧 室背压不足以克服锅炉与烟道阻力之和，燃烧器在 锅炉额定负荷下就会出现冒烟或回火事故，无法正 常使用，很可能造成锅炉熄火，甚至出现炉膛爆炸 等安全事故。3) 燃烧器火焰的形状尺寸与锅炉燃烧室相匹 配。燃烧器的燃烧火焰具有一定的几何形状和尺 寸，且随燃烧器的不同而不同。燃烧器选型时，确锅炉燃烧器的选用，应根据锅炉本体的结构特点、性能要求及燃料特性，并结合用户使用条件进 行选择。对于燃用不同燃料的锅炉来说，如果燃烧 器选用不合 理，在使用过程中不仅会带来安全事 故，还会造成环境污染和能源浪费。1) 根据燃料来选择。用户先根据所使用的燃 料种类和特 性 ( 压 力、组 分、热 值、杂 质、腐 蚀 性 介 质含量) 选 择 燃 烧 器。除了用户所用燃 料 要 与 燃 烧器生产厂家使用说明相匹配之外，燃烧器所用设 备组件也要与燃料特性相适应。2) 燃烧器 出 力 应 与 锅 炉 负 荷、锅 炉 烟 风 阻 力 相匹配。锅炉燃烧消耗量为:d ( hq hs )b =( 1)q net，ar式中: b锅炉燃料消耗量，m3 / h;基金项目: 国家质检总局科技计划项目( 项目编号: 2012qk107)节能2013 年第 9 期( 总第 372 期)enegy consevation 56 保火焰直径、长度与锅炉炉膛结构相适应，既要保2 实例分析证较 好 的 充 满 度，又要使火焰的扩散 ( 直 径 或 范围) 不能 冲 刷 受 热 面。通常燃烧器生产 厂 家 都 提 供燃烧器火焰尺寸图，可根据燃料消耗量或燃烧器 功率查取用户所需的火焰长度和尺寸1。一般应 遵循火焰直径 燃烧室直径，且充满度好; 火焰长 度 燃 烧 室 长 度，且 要 求 有 50 100mm 的 余 量。 若燃烧器火焰的几何尺寸与锅炉燃烧室不匹配，例 如燃烧室太小，火焰直径和长度大时，燃烧不能充 分地将热量传递给锅炉，还会造成火焰直接冲刷受 热面，从而使未燃尽气体迅速冷却并在受热面上积 炭; 若燃烧室太大，火焰直径长度小，则会出现火焰 充满度差、炉内温度低的现象。可见，燃烧器火焰 的几何尺寸 与 锅炉燃烧室不匹配，会 造 成 能 源 浪 费、环境污染等问题。4) 根据所用设备对温度精确度的要求。可以 选择一段火控制、二段火控制、渐进式、比例调节式 燃烧器。一般要求燃烧器的调节幅度越大越好，能 更好地适应锅炉负荷的变化。如果所选燃烧器的 调节比不能满足锅炉负荷变化的要求，在使用过程 中就会影响对锅炉汽温和汽压的精度控制，从而影 响锅炉热效率。当锅炉负荷变化时，燃烧器可能会 出现燃烧不完全或是燃烧不稳定等现象。5) 点火装置匹配条件 ( 气 点 火、油 点 火) 。用 户要根据实际条件来选择合适的点火装置。6) 多个燃 烧 器 布 置 ( 相 互 配 置 关 系，燃 料、空 气分配系统，点火、熄火条件，负荷调节要求) 。根 据燃料消耗量和所选单个燃烧器的功率来确定燃 烧器的配置数量，并且合理布置分配燃料、配风系 统，控制好各燃烧器的点火、熄火条件，控制好各燃 烧器的负荷调节要求。7) 不同地 域、不 同 环 境对燃烧器的要求也不 同4。不同海拔大气密度不同，随着海拔高度增 加，空气密度降低，这会使空气中的氧含量和风机压 力减小等，从而影响燃烧器出力与锅炉的匹配性。8) 选择符合国家环保标准的烟气排放量和噪2. 1 锅炉简介某单位工业蒸汽锅炉型 号 为 szs15 1. 3 /320 q ，主要设计参数如表 1 所示。其中，使用单 位要求锅炉燃烧负荷调节比不小于 1 3，即锅炉最 小负荷为 30% 时，仍能达到烟气排放要求; 锅炉设 计 燃 料 为 天 然 气，北京市天然气的供气压力为:20kpap25kpa。表 1 锅炉主要设计参数项目参数额定蒸发量 / th 1蒸汽压力 / mpa蒸汽温度 / 给水温度 / 锅炉热效率 / % 燃烧室阻力 / pa 燃烧室尺寸 / mm低位发热量 / kjnm 3耗气量 / nm3h 1151. 332010491. 81863. 48550 1970 16003558812952. 2 选型分析根据使用单位要求所选燃烧器均为比例调节 式燃烧器。现 供用户选择的燃气燃 烧 器 有burner1、burner2和 burner3 三种，其主要设计参数如表 2 所示。表 2 燃气燃烧器的主要设计参数项目burner1burner2burner3热功率范围 / mw2. 0 12. 02. 8 14. 03. 3 16. 5进气最大允许压力 / kpa3535351 ) 燃 料 种 类 为 天 然 气，燃气压力范围为 20kpap25kpa，燃料与燃烧器厂家使用说明相 匹配。2) 由式( 1) 、式( 2) 和表 1 计算可知，锅炉燃料 消 耗 量 为 1217m3 / h，即 燃 烧器额定热功率为 12. 03mw; 要求选择的燃烧器在满足锅炉出 力 的 同时，还要有 10% 的富余量，即燃烧器最大热功率 为 13. 23mw。因锅炉用户要求燃烧负荷调节比不 小于 1 3，即锅炉最小负荷可以在 30% 时仍能达到 使用要求，也就是说，燃烧器的调节比不小于1 3， 即燃烧器的最小热功率为 3. 61mw。因此，由表 2 可知，选择 burner2 或 burner3。3) 燃 烧 室 阻 力 ( 即锅炉和烟道阻力 ) 为声音量5，主要是 so 、co 和 no 的排放量必须2x低于国家规定标准。9) 选择结构简单、运行可靠、便于调节控制和 修理、易于实现燃烧过程自动控制的燃烧器。结构 越简单，自动化程度越高的燃烧器，通常安全系数 也越高6。图 1 燃烧器的工作曲线2013 年第 9 期( 总第 372 期)节能enegy consevation 57 1863. 4pa，燃烧器 burner1、burner2 和 burner3 的工作曲线如图 1 所示。在工作曲线上找到燃烧器的 工作点，即点 a，图中的阴影部分表示燃烧器的满 负荷工作区。由图 1 分 析 可 知，burner3 满 足 使 用 单位要求。l2 = 3977mm，d1 = 1668mm，d2 =证 火 焰 尺 寸1226mm，再 加 上的 余 量，l2 50 100mm4077mm，d1 1768mm，d2 1326mm，满 足 单 位 使用要求。图 2 燃烧器火焰尺寸图5) 燃烧器使用燃料为天然气，所以采用气点火。6) 燃烧器在某市内使用，海拔在 50m 以下。综上所述，用户选用了一支全自动、烟气排放 符合国家标准、功率范围在 3. 3 16. 5mw 的 burn- er3 燃烧器。3 结语1) 燃料种 类 及 其 特 性、锅 炉 的 出 力、效 率、燃烧室的尺寸、烟风阻力及使用环境等的确定，是保 证燃气燃烧器正确选型的基础和条件。2) 燃气工业锅炉燃烧器的选择对锅炉燃烧工 况的好坏起着很重要的作用。燃烧器选型时需要 全面、系统地考虑工艺要求、操作安全性和设备运 行维护的长期性，从而获得最佳的综合使用效果。 参考文献1殷先华 小型燃油燃气锅炉燃烧器选用探讨j 安全 与防灾，2004，( 8) : 41 422tsg zb002 2008，燃 油 ( 气 ) 燃烧器型式试验规则 s3戴征浩 威索燃气燃烧器选型的基本方法j 上海煤 气，1999，( 1) : 47 484李占武，包生昌，侍学武 燃烧器在高海拔地区使用时 选型探讨j 工业锅炉，2005，( 1) : 29 315tsg zb001 2008，燃 油 ( 气 ) 燃烧器安全技术规则 s6牟岳泰，许东来，赵永军，等 燃气锅炉的远程监控和自 动控制系统的研究j 节能，2005，( 4) : 30 324 ) 燃 烧 室 尺 寸 ( 长 宽 高 ) 为 8550mm 1970mm 1600mm，在选择燃烧器时要满足火焰直 径 燃烧室直径，火焰长度 燃烧室长度的原则。因此，用 燃 烧 器 厂 家 提 供 的 burner3 火 焰 尺 寸 图( 见图 2) 来验证是否满足需要。根据所选燃烧器burner3 的 额 定 功 率 12. 03mw，即 1217m3 / h 来 验作者简介: 刘景新( 1968 ) ，男，河北唐山人，硕士，教授级高工，从事锅炉、压力容器和压力管道的安全检验等研究工作。收稿日期: 2013 05 28; 修回日期: 2013 07 252013 年第 9 期( 总第 372 期)节能enegy consevation 3 show s that the basis and conditions for the boiler burner to make aright choice are to determined the fuel types and characteristics，theoutput and efficiency of the boiler，the size of the combustion cham-ber，smoke w ind resistance，service environment and so onkey words: gas boiler; burner; selection principle; application exampleanalysis of the influence of different airflow organizationto the fresh air controlanalysis in the stadiumx ian g hu-chang，d ai x iao -qin( t ianjin gas heat planning d esign institute，t ianjin 300191，c hina)abstract: taking a stadium in tianjin as the research object，based on the structure feature of the gym ，on the basis of the usage in the gym ， four kinds of common forms of air supply are put forw ard，using cfd softw are to physical modeling of the gym ，through the simulation re-sults analysis and comparison for different air distribution modes gym- nasium co2 concentration on the space distribution，finally put forw ard different air distribution methods on stadium fresh air control effect，and puts forw ard some solving measureskey words: airflow organization; fresh air; control; stadiumthe influence of smart power consumption technologymakes on demand side managementli sheng，x u x iang-xiang，x u jun，et al( scho o l o f electric po w er engineering，n anjinginstitute o f t echno lo gy，n anjing 211167，c hina)abstract: smart pow er consumption technology promotes the devel-opment of pow er demand side management effectively ，making aw hole new meaning to the demand side management，and its role alsoundergoes great changes this paper analyzes and discusses the influ- ence of the advanced m etering infrastructure ( am i ) for automatic demand response projects，the smart pow er consumption system of smart home / community for efficiency management，electric vehicles for loading management and voltage stability of pow er systems，as w ellas the influence on energy saving of the distributed generation and mi- cro -grid connected to the grid these representative technologies w illbe conducive to bring about smart demand side management，promoteusers to participate in pow er saving actively ，and come true the aim ofreducing peak and filling valley ，enhancing the system stability ，andconserving energy and reducing emissionkey words: smart pow er consumption; demand side management; ef- ficiency management; loading management; reducing peak and fillingvalleystudy on wind powered and vapor compressedseawater desalination technologyc o n g c hao ，m a yuan-yang，w an g c heng-yang( scho o l o f m aterials and m etallurgy，n o rtheasternu niversity，shenyang 110819，c hina )abstract: gives a theoretical analysis and design calculation of tech- nological process on w ind pow ered and vapor compressed seaw ater de- salination technology and the results show that the device is stablew ith less energy consumption，can effectively reduce fossil energy con-sumption and polluted air emissions and can increase w ind energy uti-lizationkey words: seaw ater desalination; w ind energy utilization; vapor compression; energy conservationthe research and design of the air-cooled machinetool lubricating oil cooling systemx io n g z hi-xun，yu x iao -ming，n i z eng-do ng，et al( institute o f efrigeratio n and c ryo genic engineering，u niversity o f shanghai fo r science and t echno lo gy，shanghai 200093，c hina)abstract: considering the influence to the w ork inside and outside the machine tool for the machine lubricant temperature rising ，based on the principle of heat exchanger betw een oil and air，the heat transferprocess inside and outside of the finned tube heat exchanger are analy- sised，combin w ith the actual machine heat transfer condition and oil viscosity -temperature curve and viscosity -temperature characteristics a-nalysis to identify the gear oil high efficiency ，high reliability ，best ex- port oil temperature，ultimately derives the relationship oil betw een im-ported oil temperature of the heat exchanger and heat exchanger face velocity ，w hich gives the theoretical basis of the cooling system ，com- bining w ith logic control so that makes the system operation w ith theaction fast，efficient low -pow er，etc ，in order to control the oil temper-ature of the oil in the high zone of the viscosity -temperature perform- ance，to ensure the efficient and reliable operation of machine tools key words: viscosity -temperature characteristics; imported oil tem- perature; face velocity ; logic controlwind pressure study with roof photovoltaic arrayyan g jing-xi，li kun-peng( c lenergy ( x iamen) t echno lo gy c o ltd