輻射杯燒嘴加熱爐

(1)火焰穩(wěn)定;(2) 能調(diào)節(jié)嫉燒量并有一定的調(diào)節(jié)范圍;(3)在限定空間內(nèi) 達(dá)到完全燃燒;(4)燃燒性能不受環(huán)境(例如爐壓波動(dòng)、 氣候風(fēng)向等)影響;(5)符合環(huán)境保護(hù)要求;(6)堅(jiān)固 耐用、操作維護(hù)方便等。燃燒器設(shè)計(jì)之前應(yīng)明確:燃料 種類，燃料發(fā)熱值;燃燒能力及能力的調(diào)節(jié)范圍;空氣 或燃料的溫度和壓力;對(duì)火焰形狀及剛度的要求等。設(shè) 計(jì)制造的然燒器，其特性應(yīng)通過試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證確認(rèn)。 隨著燃料燃燒技術(shù)的發(fā)展，世界工業(yè)化國家都不 斷開發(fā)、研制和生產(chǎn)各種燃燒器，以滿足工業(yè)生產(chǎn)和人 民生活的需要。中國50年代為工業(yè)爐配套設(shè)計(jì)的燃燒 器，大量采用高壓煤氣噴射式燒嘴和手工加煤爐排，也 設(shè)計(jì)了少量燒焦?fàn)t煤氣的渦流式燒嘴，燒熱發(fā)生爐煤 氣的細(xì)孔式燒嘴及低壓霧化油燒嘴等。60到70年代， 中國通過對(duì)各種燃燒器的多項(xiàng)試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)了用于 加熱爐的水平往復(fù)爐排、油風(fēng)比例調(diào)節(jié)的低壓霧化油 燒嘴、自身預(yù)熱燒嘴、平焰燒嘴以及各種天然氣燒嘴， 并建立了各種燒嘴的實(shí)驗(yàn)室。80年代以后，還設(shè)計(jì)和 研制了具有當(dāng)代先進(jìn)水平的油氣兩用燒嘴、火焰長(zhǎng)度 可調(diào)燒嘴、平焰直焰可轉(zhuǎn)換的雙焰燒嘴、高速燒嘴、輻 射杯燒嘴等。燒嘴點(diǎn)火和火焰檢測(cè)等設(shè)施也有相應(yīng)的 發(fā)展。 燒嘴設(shè)計(jì)包括煤氣燒嘴、油燒嘴和煤粉燒嘴的 設(shè)計(jì)。燒嘴作為爐子的供熱設(shè)施，具有以下作用:(1) 組織火焰，使火焰形狀、剛度及燃燒性能滿足爐子供熱 和工藝要求;(2)調(diào)整爐壓分布;(3)引導(dǎo)爐氣流向， 實(shí)現(xiàn)(或限制)爐氣循環(huán);(4)強(qiáng)化傳熱，降低熱耗等。 燒嘴作用的發(fā)揮除與燒嘴本身結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與燒嘴 布置、燒嘴的安裝位置、安裝角度以及爐子的結(jié)構(gòu)和型 式等有關(guān)。因此燒嘴設(shè)計(jì)要與爐子設(shè)計(jì)密切配合，使燒 嘴的作用得以充分發(fā)揮。 化噴頭出口面積的方法來調(diào)節(jié)空氣量，使空氣出口流擊而霧化。2100433B

這種燒嘴霧化油的能量來自于為高熱值煤氣(8~gMJ/m3以上)時(shí)則往往以空氣噴射煤氣。設(shè)計(jì)的姍燒噴頭應(yīng)能使混合器后氣體靜壓轉(zhuǎn)嫩空氣，因此空氣壓力一般不低于skPa，常用值是5 化為沿噴頭出口斷面具有均勻速度分布的動(dòng)壓，以避一skPa，油壓為40一3O0k八。其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括霧化噴 免回火·燒嘴磚的設(shè)計(jì)是使已充分混合的混合氣在磚頭設(shè)計(jì)和比例調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)。霧化噴頭使空氣在噴頭出口處高速噴出，以滿足霧化能量的需要.噴出速度通 通道內(nèi)維持正常燃燒。通道的直徑與長(zhǎng)度分別為頭出口直徑的2.4一2.6倍與2一7倍。燒嘴構(gòu)造見圖常為70一90m/“·由于在調(diào)節(jié)憔燒能力時(shí)空氣量也要 1b。隨之調(diào)節(jié)，為了使油霧化仍有足夠的能量，采用改變霧 ranshao zhuangzhi sheji 燃燒裝置設(shè)計(jì)(design of eombustion devices)燃燒裝置是用于各種工業(yè)爐的供熱，對(duì) 各種燃料進(jìn)行可控燃燒的器具。按照燃料種類可以分 為煤氣燃燒器、油嫉燒器和煤(或焦炭)燃燒器。煤氣、 油和粉煤燃燒器稱為燒嘴，塊煤(或焦炭)嫩燒器稱為 爐算、爐排或其他專用名稱。此外還有一種使燃燒產(chǎn)物 在管內(nèi)流動(dòng)、燃燒熱量通過管壁傳出的樵燒器，通常稱 這種燃燒器為輻射管。輻射管不宜使用固體燃料和重 質(zhì)燃料油。

輻射管靠管內(nèi)燒嘴噴射燃料燃燒加熱，為達(dá)到 工藝要求，輻射管燒嘴必須使管內(nèi)壁面溫度分布均勻，不產(chǎn)生局部過熱。具有良好的火焰穩(wěn)定性，在較小的空氣消耗系數(shù)情況下也能穩(wěn)定燃燒。在頻繁開 關(guān)的情況下，不至于回火或嚴(yán)重積炭。整個(gè)燃燒調(diào)節(jié)過程中，空氣消耗系數(shù)相對(duì)穩(wěn)定。預(yù)熱器能將助燃空氣預(yù)熱到400℃以上。NOx 排放濃度低于80×10-6，噪聲低于70dB(A)。燒嘴及固定裝置的表面溫度小于100 ℃，便于維修，壽命合理。輻射管燒嘴按照供風(fēng)方式可分為鼓風(fēng)式、吸風(fēng)式、抽吸式和抽鼓式。鼓風(fēng)式：鼓入空氣為助燃空 氣、自然排煙，由于鼓風(fēng)式管內(nèi)為正壓，出于安全考慮，目前已很少使用。吸風(fēng)式:助燃空氣通過引射風(fēng) 形成的負(fù)壓從車間吸入，自然排煙，管內(nèi)為負(fù)壓，目前使用最普遍。抽吸式：助燃空氣通過引射風(fēng)形成的負(fù)壓從車間吸入，排煙氣風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排煙。較先進(jìn) 的是抽鼓式，鼓入空氣為助燃空氣，排煙風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排煙，較傳統(tǒng)的吸風(fēng)式具有很多優(yōu)點(diǎn)，其最突出的優(yōu)點(diǎn)是空氣消耗系數(shù)易控制?！≡谝话闱闆r下，吸風(fēng)式輻射管燒嘴空氣消耗系數(shù)的波動(dòng)范圍為1.15～1.50，而抽鼓式的波動(dòng)范圍為1.05～1.15。近年來，蓄熱式(HTAC)燃燒技術(shù)興起，為提高輻射管的燃燒熱效率，輻射管也開始采用蓄熱式燒 嘴。該技術(shù)是采用一對(duì)蓄熱式的燒嘴。HTAC燃燒技術(shù)在普通加熱爐領(lǐng)域已獲得 極大的成功，并已開始應(yīng)用在輻射管加熱的保護(hù)氣氛爐中，由于在應(yīng)用中還存在許多實(shí)際問題有待解決，故推廣速度不快 。但隨著問題的解決和設(shè)備的改進(jìn)，該技術(shù)將在輻射管加熱技術(shù)領(lǐng)域迎來快速發(fā)展。

輻射加熱管使用的電熱合金材料應(yīng)具有較高的電阻率，電熱轉(zhuǎn)化率高。由于輻射管放置在套管內(nèi)，傳熱過程與一般敞露型電熱元件不同，其熱屏蔽大，升溫過程中必須對(duì)元件溫度進(jìn)行控制，防止元件超溫。輻射管封閉加熱時(shí)，電熱元件表面溫度比爐膛溫度高約100℃-150℃。所以在選材時(shí)要分析爐溫、爐內(nèi)氣溫氛圍，選擇正確的加熱材料。

目前輻射管加熱管系列有鼠籠式、立帶式和螺旋式等，加熱元件系采用進(jìn)口或國產(chǎn)電阻絲、鎳鉻絲（或帶）、鐵鉻鋁（絲或帶），保護(hù)管采用進(jìn)口高溫合金板材、耐熱鋼板卷制焊接或離心鑄造而成，具有高溫抗氧化性和抗?jié)B碳性能好、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 。

輻射加熱管主要技術(shù)及性能 ：

1、電加熱絲冷態(tài)電阻誤差范圍≤3%

2、外保護(hù)管和加熱絲之間的絕緣電阻大于2MΩ

3、發(fā)熱管外徑：從φ60mm～φ300mm各種規(guī)格

4、加熱功率：從2KW/支到24KW/支的各種規(guī)格

5、發(fā)熱管外管長(zhǎng)度：從800mm～2800mm的各種規(guī)格

6、輻射管外管壁厚：從1.5mm～16mm的各種規(guī)格。2100433B

復(fù)合型燒嘴，屬燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。用于解決現(xiàn)有單一型燒嘴供熱不穩(wěn)定、燃燒效率低之缺陷。構(gòu)成中有燒嘴體，燒嘴體前端有噴口，改進(jìn)為，所述燒嘴體中設(shè)有固體燃料、氣體燃料和助燃空氣通道，三個(gè)通道的出口在燒嘴前端的噴口處匯集。采用本實(shí)用新型的加熱爐具有不受供氣波動(dòng)及固體燃燒效率低等因素影響的特性，爐溫穩(wěn)定并可保持連續(xù)性，燃料燃燒充分，燃燒效率高，適宜在石灰、合金烘烤、軋鋼等生產(chǎn)中的加熱爐上安裝使用。

開工燒嘴點(diǎn)火是氣化爐點(diǎn)火的關(guān)鍵， 也是難點(diǎn)。據(jù)悉，國內(nèi)大部分殼牌氣化爐在首次開車時(shí)都頻繁發(fā)生開工燒嘴被燒壞現(xiàn)象，有時(shí)點(diǎn)一次火連續(xù)燒壞3～4 次，導(dǎo)致不停地拆裝燒嘴。此外，若開工燒嘴點(diǎn)火失敗，必須立即停止氣化開車程序，重新執(zhí)行氣化爐吹掃程序(因?yàn)閺臒熘袊姵龅挠脱趸旌衔飳埩粼跉饣癄t內(nèi)，若不將其吹掃干凈，再次點(diǎn)火時(shí)很容易發(fā)生爆燃現(xiàn)象)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響了開車進(jìn)程。

那么開工燒嘴為何如此容易燒壞呢？ 從設(shè)計(jì)原理上分析， 最關(guān)鍵因素在于其燃燒方式為純氧燃燒。因開工燒嘴點(diǎn)火時(shí)，氣化爐內(nèi)充滿了氮?dú)?，此時(shí)只有用純氧作為助燃劑才能將大功率的開工燒嘴點(diǎn)燃，但純氧燃燒很難控制，主要是氧氣與柴油的混合比例(即通常說的“氧油比”)以及到達(dá)燒嘴頭的同步性不好調(diào)整， 氧氣偏多火焰溫度就會(huì)瞬間劇增，氧氣偏少又會(huì)導(dǎo)致滅火。

第二個(gè)因素在于其噴頭的材質(zhì)選擇，殼牌選擇用紫銅來制作燒嘴噴頭，通常簡(jiǎn)稱為“銅頭”，其原因有兩個(gè)：一是銅具有良好的熱傳導(dǎo)性能，這樣噴頭因高溫火焰輻射而快速增加的熱量能迅速地被冷卻水帶走，以防止噴頭因高溫而燒毀；二是銅具有良好的抗氧化性，這樣流經(jīng)噴頭四周的純氧不會(huì)輕易將噴頭氧化腐蝕，從而延長(zhǎng)了燒嘴的壽命。但是，銅用作噴頭也存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是其熔點(diǎn)偏低，不耐高溫，很容易被燒毀。

客觀地說，針對(duì)氣化爐特殊的運(yùn)行工況， 殼牌對(duì)開工燒嘴采取以上的設(shè)計(jì)理念還是很先進(jìn)的(目前仍沒有更好的設(shè)計(jì)方案來替代)， 只要充分掌握了純氧燃燒的特性和銅頭的特點(diǎn)，在實(shí)際操作中采取有效的、針對(duì)性的預(yù)防措施，還是能大大降低開工燒嘴的故障率。但由于經(jīng)驗(yàn)上的不足，國內(nèi)大多數(shù)殼牌爐在開工初期總是頻繁出現(xiàn)開工燒嘴點(diǎn)火故障，其原因是多方面的，由于篇幅有限，以下只列舉幾個(gè)典型案例加以分析：

燒嘴點(diǎn)火點(diǎn)火時(shí)氧油不同步

根據(jù)殼牌工藝要求，開工燒嘴點(diǎn)火時(shí)最關(guān)鍵的一點(diǎn)是要保證氧氣和柴油同時(shí)到達(dá)燒嘴噴頭，如果氧氣比柴油先到， 噴出的氧氣一遇到點(diǎn)火燒嘴火焰，瞬間將產(chǎn)生約3000℃的高溫火焰，很快就會(huì)將銅頭燒化。但實(shí)際操作中不可能做到氧油絕對(duì)同步，為確保氧氣滯后于柴油，實(shí)際操作中往往采取讓柴油先到的辦法，因?yàn)椴裼腿舯妊鯕庀鹊剑裼蛯⒈谎豕芫€里的高壓吹掃氮霧化而噴出，對(duì)燒嘴沒有影響，但早到時(shí)間也不能偏長(zhǎng)，否則大量的柴油噴入爐膛，極易發(fā)生事故。

具體時(shí)間應(yīng)通過試驗(yàn)來測(cè)定。通常的做法是通過做試驗(yàn)(用水代替油、用氮?dú)獯嫜鯕?來測(cè)定氧氣和柴油開關(guān)閥動(dòng)作時(shí)間和各自到達(dá)噴嘴頭的時(shí)間( 用秒表測(cè)定)，再將測(cè)定的時(shí)間值輸入到DCS的開工燒嘴順控程序中(氧氣在管內(nèi)的流速比柴油快，它到達(dá)噴頭的時(shí)間肯定比柴油短，可通過DCS組態(tài)在順控程序中進(jìn)行延時(shí)設(shè)定)。但在實(shí)際操作中，由于時(shí)間測(cè)量上的誤差，經(jīng)常會(huì)發(fā)生氧比油先到的現(xiàn)象，致使銅頭因高溫而燒毀。

燒嘴點(diǎn)火閥門的控制邏輯不合理

開工燒嘴正常工作時(shí)，氧氣開關(guān)閥13XV0023 和柴油開關(guān)閥13XV0024 為全開狀態(tài)， 氧管線吹掃閥13XY0027 和油管線吹掃閥13XV0025、13XV0026 處于關(guān)閉狀態(tài)。開工燒嘴正常退出時(shí)，由DCS 執(zhí)行順控程序，先開啟13XV0025、13XV0026 和13XY0027，將高壓吹掃氮?dú)庀妊a(bǔ)進(jìn)氧油管線， 然后再關(guān)閉13XV0023 和13XV0024， 切斷氧氣和柴油， 目的是防止燒嘴退出時(shí)燒嘴里的油和氧被爐膛的高背壓往回頂，產(chǎn)生回火現(xiàn)象而將燒嘴燒壞。

以上指的是燒嘴的正常退出程序，按理說非正常退出時(shí)也應(yīng)如此，但有些氣化爐在開工燒嘴因聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作而發(fā)生跳車時(shí)，經(jīng)常將燒嘴燒壞，后經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)， 每當(dāng)燒嘴非正常退出( 跳車) 時(shí)，13XV0025、13XV0026 和13XY0027 的開啟總是比13XV0023 和13XV0024 的關(guān)閉晚，即氧油已切斷而高壓吹掃氮?dú)鈦聿患把a(bǔ)上，導(dǎo)致回火而燒毀燒嘴。

為何會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象呢？ 有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員從DCS 與ESD 之間找到了原因： 燒嘴系統(tǒng)正常退出時(shí)由DCS 控制， 而跳車時(shí)則由ESD 通過DCS 向13XV0025、13XV0026 和13XY0027 發(fā)出“開” 的命令， 同時(shí)直接向13XV0023 和13XV0024 發(fā)出“ 關(guān)”命令，可ESD 與DCS 之間通訊需要時(shí)間，致使高壓吹掃氮滯后(約1.3s)補(bǔ)進(jìn)，造成開工燒嘴回火被燒壞。后來將以上3 個(gè)閥門全部改為由ESD 直接控制后，問題得以解決。

燒嘴點(diǎn)火柴油管線壓力不穩(wěn)

殼牌爐的柴油泵一般都設(shè)在零米，且大都采用往復(fù)泵，往復(fù)泵的優(yōu)點(diǎn)是揚(yáng)程大，缺點(diǎn)是出口壓力不穩(wěn)，為保持柴油管線的壓力穩(wěn)定，在泵的出口都設(shè)計(jì)了柴油緩沖罐(也稱作阻尼器或蓄能器)，目的是隨時(shí)調(diào)整柴油管線的壓力，防止開工燒嘴因油壓不穩(wěn)而跳車。但由于柴油緩沖罐也安裝在零米，而開工燒嘴安裝在43m 層， 兩者之間連接管線太長(zhǎng)、且高度相差大， 制約了緩沖罐的壓力調(diào)節(jié)能力，致使開工燒嘴經(jīng)常因油壓不穩(wěn)導(dǎo)致氧油比超限而跳車。據(jù)悉，龍宇煤化工通過調(diào)整柴油緩沖罐的位置而圓滿解決了這一問題，具體整改方案概述如下：把位于零米的柴油緩沖罐移至38m 的平臺(tái)上。

在緩沖罐投用前，先用高壓氮?dú)庀蚬迌?nèi)充25~30kgf(1kgf 約等于9.806N，下同)的壓力，使罐內(nèi)的液位達(dá)到5cm 左右，當(dāng)柴油管線內(nèi)的壓力大于30kgf 時(shí)再投用緩沖罐。這樣不僅縮短了緩沖罐與開工燒嘴的距離，而且可使罐內(nèi)有足夠可壓縮的氣體，從而讓緩沖罐起到了很好的穩(wěn)壓作用。

燒嘴點(diǎn)火火檢信號(hào)延時(shí)設(shè)置不合適

殼牌氣化爐設(shè)置了專門的火焰探測(cè)器(通常稱為火檢)，用來檢測(cè)開工燒嘴點(diǎn)火是否成功，此檢測(cè)信號(hào)既用來保護(hù)開工燒嘴，同時(shí)又給粉煤燒嘴的投放提供了條件?；鹧嫣綔y(cè)器是通過紫外線探測(cè)火焰強(qiáng)度的，檢測(cè)的是電離信號(hào)，并輸出給DCS(開關(guān)量信號(hào))。

當(dāng)氧氣開關(guān)閥13XV0023 開啟后， 開工燒嘴順控程序?qū)⒀舆t幾秒來檢測(cè)火檢信號(hào)，如果未檢測(cè)到火焰，開工燒嘴將立即跳車，以保護(hù)燒嘴。

因氧氣從開關(guān)閥到燒嘴噴頭需要時(shí)間，且燒嘴剛點(diǎn)著時(shí)，氧油混合燃燒并不穩(wěn)定，且火焰強(qiáng)度也不高，所以在順控程序中對(duì)火檢信號(hào)設(shè)置了延遲時(shí)間，以確保檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確。這一設(shè)計(jì)是非常合理的，關(guān)鍵是如何確定合適的延遲時(shí)間，若時(shí)間偏短，燒嘴還未點(diǎn)著或點(diǎn)著后火焰還沒穩(wěn)定就跳車了，屬誤停車；若時(shí)間偏長(zhǎng)，燒嘴如果確實(shí)未點(diǎn)燃而沒有及時(shí)跳車，很容易把燒嘴燒壞，而且柴油留在爐內(nèi)，在下次點(diǎn)火時(shí)會(huì)出現(xiàn)爆燃，危害到設(shè)備安全。

據(jù)技術(shù)人員介紹，火檢信號(hào)的延遲檢測(cè)時(shí)間一般設(shè)置為3～5s 較合適， 具體準(zhǔn)確時(shí)間需現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn)測(cè)定，各燒嘴略有不同 。