一種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域和鍋爐技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，以熱值600Kcal/m3?1000Kcal/m3的低熱值燃?xì)庾鳛槿剂希ㄟ^設(shè)置間壁換熱器和絕熱燃燒室保證低熱值燃?xì)夥€(wěn)定、完全燃燒，使鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽。本技術(shù)適用于以高爐煤氣、煉油廠尾氣、油頁巖煉油尾氣、制備活性炭尾氣等各種低熱值氣體作為燃料的鍋爐。
【背景技術(shù)】
[0002]石化、冶金、制藥等行業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量低熱值工藝尾氣，如高爐煤氣、煉油廠尾氣、油頁巖煉油尾氣、制備活性炭尾氣等。這些工藝尾氣低熱值通常在600Kcal/m3?lOOOKcal/m3，在自然條件下很難連續(xù)、穩(wěn)定燃燒，因此利用中有一定風(fēng)險(xiǎn)。如果直接排放，不但浪費(fèi)能源而且污染環(huán)境。目前的利用方法有摻混其它燃料提高熱值或高熱值氣體伴燒等；這些方法在利用低熱值燃?xì)獾耐瑫r(shí)要消耗大量優(yōu)質(zhì)燃料，限制了低熱值燃?xì)獾睦梅秶?，同時(shí)利用低熱值燃?xì)獾某杀咎岣?、?jīng)濟(jì)效益降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，以熱值600Kcal/m3?lOOOKcal/m 3的低熱值燃?xì)庾鳛槿剂?，?shí)現(xiàn)低熱值燃?xì)夥€(wěn)定、完全燃燒，使鍋爐產(chǎn)生熱水或蒸汽。
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)，包括:低熱值燃?xì)饪刂崎y、氧氣濃度傳感器、可燃?xì)怏w濃度傳感器、高熱值燃?xì)饪刂崎y、低熱值燃?xì)馊紵?、紫外火焰檢測器、燃燒室殼體、空氣過濾網(wǎng)、旋流葉片、絕熱燃燒室、耐火澆注料、鍋爐本體、鍋爐本體保溫層、輻射換熱面、對流換熱面、引風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)變頻控制器、煙囪，其特征在于:
[0005]低熱值燃?xì)?、高熱值燃?xì)夥謩e通過低熱值燃?xì)饪刂崎y、高熱值燃?xì)饪刂崎y與低熱值燃?xì)馊紵鬟B接，低熱值燃?xì)饪刂崎y與低熱值燃?xì)馊紵髦g的管道上還安裝有氧氣濃度傳感器和可燃?xì)怏w濃度傳感器；當(dāng)?shù)蜔嶂等細(xì)馊紵鲉?dòng)時(shí)，需要先燃燒少量高熱值燃?xì)?，對絕熱燃燒室進(jìn)行預(yù)熱，低熱值燃?xì)馊紵€(wěn)定后，關(guān)閉高熱值燃?xì)饪刂崎y；
[0006]低熱值燃?xì)馊紵靼惭b在燃燒室殼體頭部，燃燒室殼體頭部還安裝有紫外火焰檢測器，用以檢測燃燒狀況；助燃空氣從燃燒室殼體上部進(jìn)入，入口處設(shè)有空氣過濾網(wǎng)，避免雜質(zhì)進(jìn)入燃燒室；燃燒室殼體內(nèi)安裝圓筒形耐火澆注料隔熱層，耐火澆注料隔熱層厚度B ;燃燒室殼體與耐火澆注料之間的環(huán)形縫隙為助燃空氣通道，環(huán)形縫隙寬度為D;環(huán)形縫隙靠近頭部位置安裝有旋流葉片；耐火澆注料中部即為絕熱燃燒室，絕熱燃燒室橫截面積為A，長度為L ；
[0007]燃燒室殼體與鍋爐本體前部連接；低熱值燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入鍋爐本體，加熱鍋爐本體內(nèi)容納的水，鍋爐產(chǎn)生蒸汽或熱水；鍋爐本體后部通過引風(fēng)機(jī)與煙囪連接，引風(fēng)機(jī)抽出低溫?zé)煔鈴臒焽枧懦?；引風(fēng)機(jī)電連接引風(fēng)機(jī)變頻控制器，引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由引風(fēng)機(jī)變頻控制器調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)助燃空氣流量；鍋爐本體外壁設(shè)置鍋爐本體保溫層，減少散熱損失;
[0008]鍋爐本體內(nèi)設(shè)置輻射換熱面和對流換熱面。
[0009]高熱值燃?xì)饪梢詾樘烊粴饣蛞夯蜌狻?br>[0010]旋流葉片傾斜角度10°?35°，使助燃空氣產(chǎn)生切向流速，從而在絕熱燃燒室形成回流火焰穩(wěn)定區(qū)，增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性。
[0011]根據(jù)低熱值燃?xì)馊紵a(chǎn)物溫度和成分，輻射換熱面面積較普通燃油、燃?xì)忮仩t減少40%?60%，為4.6m2/Mff?6.lm2/Mff ;對流換熱面面積較普通燃油、燃?xì)忮仩t增加10 % ?30 %，為 23.7m2/Mff ?27.9m2/Mff。
[0012]耐火澆注料隔熱層厚度B的確定應(yīng)遵循B = Q.λ.Η°.5，其中(^為常數(shù)取值范圍為0.095?0.112 ;燃燒室殼體與圓筒形耐火澆注料之間的環(huán)形縫隙寬度D的確定應(yīng)遵循D = C2.α °.5.Ρ°.5/Η°.5，其中C2為常數(shù)取值范圍為0.034 ~ 0.041 ;絕熱燃燒室橫截面積A的確定應(yīng)遵循A = C3.α.Ρ/Η，其中C3為常數(shù)取值范圍為0.32?0.45 ;絕熱燃燒室長度L的確定應(yīng)遵循L = C4.Η/α，其中C4為常數(shù)取值范圍為1.56?1.92 ;以上式中，λ為耐火澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)，單位W/(m*K) ;α為理論空氣系數(shù)(即單位體積低熱值燃料完全燃燒所需要的最少空氣體積)，單位m3/m3;P為鍋爐額定出力，單位MW ;H為低熱值燃料的低位燃燒熱值，單位MJ/m3。
[0013]—種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其步驟為:
[0014]1)在啟動(dòng)鍋爐之前，檢查氧氣濃度傳感器和可燃?xì)怏w濃度傳感器的示數(shù)，確保氧氣濃度低于2%，可燃?xì)怏w濃度在適當(dāng)范圍內(nèi)；
[0015]2)燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t啟動(dòng)時(shí)，先點(diǎn)燃高熱值燃?xì)猓瑢^熱燃燒室進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)絕熱燃燒室溫度超過750°C以后，即可點(diǎn)燃低熱值燃?xì)?，同時(shí)切斷高熱值燃?xì)?，鍋爐啟動(dòng)階段結(jié)束；
[0016]3)助燃空氣由燃燒室殼體上部的空氣過濾網(wǎng)進(jìn)入燃燒室殼體與耐火澆注料之間的夾層，助燃空氣得到預(yù)熱，同時(shí)減少燃燒室殼體的散熱損失，之后助燃空氣通過旋流葉片產(chǎn)生切向速度，進(jìn)入絕熱燃燒室混合燃燒，絕熱燃燒室外部為耐火澆注料，減少絕熱燃燒室的散熱，為低熱值燃料穩(wěn)定、完全燃燒提供空間、溫度和停留時(shí)間等條件；
[0017]4)低熱值燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入鍋爐本體，流經(jīng)輻射換熱面、對流換熱面回收煙氣熱量，之后經(jīng)過引風(fēng)機(jī)、煙囪排入大氣。
[0018]通過引風(fēng)機(jī)變頻控制器控制引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以控制助燃空氣和低熱值燃?xì)獾呐浔仍谶m當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
[0019]本發(fā)明的一種燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于:1、設(shè)置絕熱燃燒室，絕熱燃燒室周圍沒有鍋爐受熱面，采用耐火澆注料進(jìn)一步減少絕熱燃燒室的散熱，為低熱值燃料穩(wěn)定、完全燃燒提供空間、溫度和停留時(shí)間等條件，從而實(shí)現(xiàn)低熱值燃?xì)庾鳛槲ㄒ蝗剂系倪B續(xù)、穩(wěn)定燃燒；2、燃燒室殼體與圓筒形耐火澆注料之間的縫隙為助燃空氣通道，耐火澆注料散失的少量熱量被助燃空氣吸收，提高助燃空氣溫度，同時(shí)減少散熱損失；3、根據(jù)低熱值燃?xì)馊紵a(chǎn)物溫度和成分設(shè)置換熱面面積，輻射換熱面面積較普通燃油、燃?xì)忮仩t減少40%?60%，為4.6m2/Mff?6.lm2/Mff ;對流換熱面面積較普通燃油、燃?xì)忮仩t增加10%?30 %，為 23.7m2/Mff ?27.9m2/Mff。
[0020]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)以自然條件下無法穩(wěn)定燃燒的低熱值工藝尾氣作為燃料，回收、利用大量能源，同時(shí)為解決低熱值工藝尾氣處理、減排問題提供一種技術(shù)方案；2、采用絕熱燃燒室外設(shè)置空氣通道及旋流器結(jié)構(gòu)，燃燒室壁面散熱全部被助燃空氣吸收，提高燃燒穩(wěn)定性的同時(shí)提高熱效率；3、根據(jù)低熱值工藝尾氣燃燒煙氣參數(shù)調(diào)整鍋爐換熱面，鍋爐熱效率提高、成本降低；4、鍋爐系統(tǒng)負(fù)壓運(yùn)行，避免可燃和有害工藝尾氣泄漏，保證運(yùn)行安全。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)原理圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的燃燒室結(jié)構(gòu)圖。
[0023]其中，低熱值燃?xì)饪刂崎y(1)、氧氣濃度傳感器(2)、可燃?xì)怏w濃度傳感器(3)、高熱值燃?xì)饪刂崎y(4)、低熱值燃?xì)馊紵?5)、紫外火焰檢測器(6)、燃燒室殼體(7)、空氣過濾網(wǎng)(8)、旋流葉片(9)、耐火澆注料(10)、絕熱燃燒室(11)、鍋爐本體(12)、鍋爐本體保溫層(13)、輻射換熱面(14)、對流換熱面(15)、引風(fēng)機(jī)(16)、引風(fēng)機(jī)變頻控制器(17)、煙囪
(18)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]圖1、圖2為本發(fā)明的一種實(shí)施方式。燃用低熱值燃?xì)獾腻仩t系統(tǒng)，包括:低熱值燃?xì)饪刂崎y1、氧氣濃度傳感器2、可燃?xì)怏w濃度傳感器3、高熱值燃?xì)饪刂崎y4、低熱值燃?xì)馊紵?、紫外火焰檢測器6、燃燒室殼體7、空氣過濾網(wǎng)8、旋流葉片9、耐火澆注料10、絕熱燃燒室11、鍋爐本體12、鍋爐本體保溫層13、輻射換熱面14、對流換熱面15、引風(fēng)機(jī)16、弓丨風(fēng)機(jī)變頻控制器17及煙囪18。
[0026]低熱值燃?xì)馔ㄟ^低熱值燃?xì)饪刂崎y1與低熱值燃?xì)馊紵?的低熱值燃?xì)膺M(jìn)口連接，低熱值燃?xì)饪刂崎y1與低熱值燃?xì)馊紵?之間的管道上還安裝有氧氣濃度傳感器2和可燃?xì)怏w濃度傳感器3 ;高熱值燃?xì)馔ㄟ^高熱值燃?xì)饪刂崎y4與低熱值燃?xì)馊紵?的高熱值燃?xì)膺M(jìn)口連接。低熱值燃?xì)饪刂崎y1用于快速切斷和調(diào)節(jié)低熱值燃?xì)饬髁?；氧氣濃度傳感?用于檢測低熱值燃?xì)鈨?nèi)的氧氣濃度，當(dāng)氧氣濃度高于2%時(shí)應(yīng)切斷低熱值燃?xì)饪刂崎y1 ;可燃?xì)怏w濃度傳感器3用于檢測低熱值燃?xì)鈨?nèi)的可燃?xì)怏w濃度。高熱值燃?xì)饪刂崎y4用于快速切斷和調(diào)節(jié)高熱值燃?xì)饬髁?；?dāng)?shù)蜔嶂等細(xì)馊紵?啟動(dòng)時(shí)，需要先燃燒少量高熱值燃?xì)?，對絕熱燃燒室進(jìn)行預(yù)熱；高熱值燃?xì)饪墒褂锰烊粴?、液化石油氣等；低熱值燃?xì)馊紵€(wěn)定后，關(guān)閉高熱值燃?xì)饪刂崎y4。
[0027]低熱值燃?xì)馊紵?安裝在燃燒室殼體7頭部；燃燒室殼體7頭部還安裝有紫外火焰檢測器6，用以檢測燃燒狀況；助燃空氣從燃燒室殼體7上部進(jìn)入，入口處設(shè)有空氣過濾網(wǎng)8，避免雜質(zhì)進(jìn)入燃燒室。燃燒室殼體7內(nèi)安裝圓筒形耐火澆注料10隔熱層；耐火澆注料10隔熱層厚度B。燃燒室殼體7與圓筒形耐火澆注料10之間的環(huán)形縫隙為助燃空氣通道