燃水煤浆导热油炉的结构设计

2015年第44卷第3期食Vol.44No.32015INNDUSTRIAL HEATINGDO:10.3969/.issn.1002-16392015.03.009燃水煤浆导热油炉的结构设计汪琦',俞红啸,张慧芬’,罗晓明3,杨宇清3,严祯荣(1.上海热油炉设计开发中心,上海200042;2.常州焦化厂,江苏常州2130123.上海市特种设备监督检验技术研究院,上海20033摘要:介绍了水煤浆的燃烧技术,分析了燃水煤浆导热油炉的结枃形式和循环供热系统,探讨了水煤浆燃烧器和水煤浆喷嘴的结构设计。关键词:水煤浆;导热油炉;结构设计;燃烧器;喷嘴中图分类号:TQ054文献标志码:A文章编号: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燃水煤浆导热油炉是以水煤浆为燃料,以导热油浆着火所需的热量増加,通常其热量会比燃煤増加作为热载体的热能设备,与蒸汽锅炉相比,能在较低的66%~87%。循环压力下,输出较高的工作温度,对于用热系统的供水煤浆导热油炉是采用水煤浆燃烧器,即以很高热输岀温度很稳定,而且温度控制精度比较髙,炉子运亼口速度的喷雾方式,将水煤浆喷λ炉膛内的燃烧区行安全可靠,因此,被广泛应用于化工、建材、医药、塑域,其入口速度一般要求为200~300m/s,故水煤浆的料、纺织、印染、化纤、聚酯等行业雾炬本身有很高的动能,因此设计水煤浆导热油炉膛水煤浆是一种新型清洁煤基流体燃料,由大约结枃时,应考虑使其燃烧热量能够充满整个炉膛。燃水70%的煤、29%的水和1%的化学添加剂混合加工而成。煤浆导热油炉的炉膛容积热强度,与燃油式导热油炉具有石油一样的流动性,可以像重油一样泵送、雾化、不同,若燃烧产生同样的热量,燃水煤浆的炉膛容积要储存和稳定着火燃烧。水煤浆具有浓度高、粒度细、流比燃油式炉室容积大。变性好,能长期储存不沉淀等特点,由于燃点高,储水煤浆的雾化与油的雾化不同,水煤浆是高黏度装、运安全性能较好,故水煤浆可以替代煤炭直接在导的液固两相流体,其黏度是重度的几十倍,本身就难以热油炉中燃烧,水煤浆导热油炉具有燃烧效率高、热负雾化,况且水煤浆的雾化是在加热蒸发和挥发分析岀荷调节范围大、节能环保效果好等优点,被广泛应用于过程中进行的,其雰化条件要比燃油差,并且燃烧器极工业生产加热领域内,并且由于水煤浆导热油炉具有易堵塞和磨损。所以,燃水煤浆导热油炉的着火前准备较高的性价比,在降低了经济成本的同时也降低了环工作所用的时间较长,而且着火问题是最为关键的。为境污染成本,获得了非常好的经济效鲞和社会效益。了改善水煤浆的燃烧,首先是要有良好的雾化及顺利1水煤浆燃烧技术地着火,此外,过剩空气系数的控制及一次风和二次风的配比,也就是配风问题也很重要。而雾化、着火与配由于水煤浆含有30%左右的水分,故水煤浆燃烧风主要都在燃烧器中进行,因此,水煤浆导热油炉的燃过程必然会先有一个水分蒸发过程,这就使得水煤烧技术关键是要有一个性能良好的水煤浆燃烧器,并且燃烧器的位置布置要合理收稿日期:2013-12-27中国煤化工基金项目:上海市质量技术监督局科研项目(2014-432燃水煤作者简介:汪琦(1961-),男,硕士,高级工程师,主要从CNMHG事化工机械专业方面的工作和研究燃水煤浆导热油炉在结构上可以分为炉体和炉2015年第44卷第3期INDUSTRIAL HEATINGVol.44No.32015膛两大部件炉体主要是由辐射螺旋盘管、炉顶回流空气雾化,但都是利用雾化介质来撞击水煤浆。按照雾管、对流蛇形管、集箱管、空气预热器组成,炉膛主要化介质和水煤浆交叉流动方式来分,常见的是T型结是由燃烧器、稳燃室、燃烧室、岀灰系统组成;并配有构和Y型结构,但无论何种形式的喷嘴,一般都是水煤循环油泵、注油泵、高位膨胀油槽、低位储油槽、鼓风浆从内测流动,而雾化介质从外测流动。目前导热油炉机、引风机、除尘器、油气分离器、油过滤器、水煤浆供的水煤浆燃烧器采用Y型雾化T型雾化及机械撞击雾应系统和控制系统,共同组成向用热设备提供热油的化等多级雾化,都是为了力求获得良好雾化效果。在燃热源系统烧器喷嘴的设计中,通常可将水煤浆的通道设计成较大从供热循环工艺系统和热油炉的结构设计来看,而且长度又较短,这样就具有了良好的防堵性能该热源系统可分为燃烧发热系统和吸热输岀系统两部3.2喷嘴材质与结构分。燃烧发热系统的工况是:通过供浆泵把水煤浆送入水煤浆是液固两相的流体、需要较大的能量进行雾燃烧器,被压缩空气雾化,在稳燃室和燃烧室中着火燃化,而水煤浆又含有η0%左右的煤粉,故喷嘴必然会产烧。水煤浆燃烧后部分灰渣落亼炉底,通过除渣机把灰生较严重的磨损。所以,尽量减少其磨损而延长使用寿渣清岀炉底。水煤浆燃烧时有鼓风机向燃烧室提供大命应该从水煤浆喷嘴材质与结构设计上进行考虑分析。量的空气,加热后的高温烟气由引风机吸引,经顶部烟喷嘴黁损程度与喷嘴材料有关,在设计时应该采用道进入对流段,再经空气预热器进入除尘器,除去烟气抗磨性能优良的材料,当然抗磨性能越好的材料,其价中的烟尘,将达到标准的废气经烟囱排入大气中。格也越昂贵。如果喷嘴釆用碳化硅、氮化硅陶瓷材料,吸热输出系统的工况是:循环热油泵将低温导热使用寿命一般能用到1000h以上;如果喷嘴采用碳化油从密集的蛇形对流管下部的集箱管中输进,在每根钨硬质合金耐磨材料,使用寿命通常可达到10000h对流管中吸热后,从上部的集箱管输岀,进入顶部回流有的喷嘴在容易磨损的部位采用陶瓷材料。管接受辐射吸热,再经下部集箱管进人辐射螺旋盘管在喷嘴结构设计时可将压缩空气雾化孔的布置加下部,经螺旋盘管的再次辐射加热后,使导热油含有较以改进,使喷嘴内部雾化压缩空气与水煤浆进行动量多热量,最后再向用热设备供热。经过用热设备用热后交换,径向分立互相抵消,以减少对喷嘴壁面的磨损的低温导热油流回至循环油泵,如此反复循环,源源不同时在结构设计上,在易磨损的部位岀现较大的磨损量断地将水煤浆燃烧的热能输送至用热设备,以实现能时,仍能具有良好的雾化性能。源的转换与输送。4结语3水煤浆燃烧器设计采用燃水煤浆导热油炉,相比与燃油或燃气导热水煤浆是高黏度的液固两相流体,其黏度很高,而油炉的长期运行成本优势是相当明显的,由此所带来且含有较多的煤粉,因此,水煤浆燃烧器的雾化方式宜的经济效益也是非常显著的。燃水煤浆与燃重油相比,釆用蒸汽雾化,蒸汽比空气重,其雾化效果较好,若用能够为用户降低至少40%的燃料生产成本,与燃轻空气雰化,冲击力较小。而燃水煤浆导热油炉由于没有柴油或天然气相比则更为明显。水煤浆作为中国洁净蒸汽源,故只有采用压缩空气雾化,其空气雾化就要求煤技术的重要组成部分,经过十多年的技术开发、工业将空气压力提高至0.7~0.8MPa,故通常需要设置空气性实验和商业示范应用,已显示出它所具有的代油、节压缩机。如果必须要采用蒸汽雾化,则需要购置一套导能、高效率燃烧和低污染等诸多优势,已被愈来愈多的热油蒸汽发生器,用于产生蒸汽源企业所认识,发展燃水煤浆导热油炉循环供热技术是3.1水煤浆喷嘴我国能源长期稳定发展的战略和现实选择水煤浆喷嘴应满足如下要求:参考文献(1)有良好的雾化特性,能稳定着火,雾化角和射程[汪琦,季炳奎,季俊燃水煤浆导热油炉供热系统设计c都合适,具有较好的燃烧特性和较高的燃烧效率。中国机械工程学会工业炉分会第八届全国工业炉学术年会2)有良好的防止堵塞性能,不至于因堵塞而影响烟台:[出版者不详],2011:31932长期的连续运行。2]汪琦.浅析导热油炉的设计识化工装备技术,2007,28(5)3有较好的防磨损性能,从而具有较长的使用寿命。49-51(4)有较好的负荷调节性能。3]汪琦,季炳中国煤化工热系统的节能效果和经济效(5)有较低汽耗率。CNMHG热技术交流会郑州:出版者不干水煤浆喷嘴按照雾化介质区分,有蒸汽雾化和压缩