自身预热式烧嘴节能分析

《自身预热式烧嘴节能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、自身预热式烧嘴节能分析1概述空气或燃料，或空气和燃料利用烟气余热预热的烧嘴统称为节能型自身预热式烧嘴，它能增了带入燃烧反应过程中的物理热，对于低热值燃料尤为重要。另外它明显降低了排烟的热损失。上世纪七十年代英国开发的自身预热式烧嘴，已经广泛应用于工业窑炉，如铸造炉、陶瓷窑、热处理炉、玻璃炉等。自身预热式烧嘴可以燃用液态和气体燃料，釆用的烧嘴一般与油、气供给方式相同。唯一差别是助燃空气预热过程的路径安排。我国上世纪八十年代也研制了燃油自身预热式烧嘴，并己经应用在工业中。自身预热式烧嘴的特点是，燃烧空气常温供给给烧嘴后，在环绕烧嘴外部的环隙预热器内部与引射器吸入

2、的烟气进行热交换后被预热，预热空气再与烧嘴供给的燃料进行混合、燃烧，以高速喷出火焰。2自身预热式烧嘴经济效益自身预热式烧嘴经济效益主要有以下几方面：节约能源，提高热效率。一般炉窑温度为1000°C时，预热空气可达350-400°C,可以节能15%以上；当炉温为1400°C吋，预热温度可达600°C,节能30%,—般空气预热温度每提高100°C,可节约燃料约5%。提高燃烧温度，增加产量。空气预热毎提高100°C,可以提高燃烧温度约50°C,增加产量2%左右，如果燃烧装置保持温度不变，则可以节约燃料。强化燃烧，提高热效率。预热的空气和燃气，体积膨胀，流速增大，混

3、合增强，活性增强，有利于低氧情况下的燃烧，烟气中的氧气减少，也可以减少对产品的氧化，同时也可以减少污染物的排放。3高温空气燃烧技术基本原理及关键技术：高温空气燃烧技术的基本思想是让燃料在高温低氧体积浓度气氛中燃烧。它包含两项基木技术措施：一项是采用温度效率高、热回收率高的蓄热式换热装置，极大限度回收燃烧产物中的显热，用于预热助燃空气，获得温度为400〜800°C,甚至更高的高温助燃空气。列一项是采取燃料分级燃烧和高速气流卷吸附辐射管内燃烧产物，稀释反应区的含氧体积浓度，获得浓度为3%〜15%（体积比）的低氧气氛。燃料在这种高温低氧气氛中，首先进行诸如裂解等重

4、组过程，造成与传统燃烧过程完全不同的热力学条件，在与贫氧气体作延缓状燃烧下释出热能，不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区。这种燃烧方式一方面使燃烧室内的温度整体升高且分布更趋均匀，使燃料消耗显著降低。降低燃料消耗也就意味着减少了C02＞氮氧化物（NOJ等气体的排放。氮氧化物（NOJ是造成大气污染的重要来源乙一，NOj勺生成速度主要与燃烧过程屮的火焰最高温度及氮、氧的浓度有关，其中温度是影响热力型NO*的主要因素，Zeldovch等人通过试验及推导得出:罟=3X1014[N2][O2]Xexp（芋器）其中

5、N2]

6、O2]为N2和。2的浓度。由上式可知NO

7、’生成度与温度呈指数关系，在燃烧温度低于1200°C时，NOX生成很少，但当温度达到1200°C时，毎升高100°C,NO.V生成速度就增加6〜7倍。高温空气燃烧技术与传统燃烧相比没有燃烧的局部高温区，同时也降低了氮、氧的浓度；此外，由于采取大速度气流，燃烧速度快，烟气在管道内停留时间短，也进一步降低了NO,排放浓度低。烧嘴的设计原则是合理控制空气和燃料气的混合速度，即控制喷嘴火焰的角度、长度和速度。不能让空气和燃料气混合得太快，喷嘴火焰过短，这样容易形成局部高温；但也不能混合得太慢，即喷嘴火焰过长。为了保证燃料在低氧气氛屮燃烧，必须在设计其供给通道时，考虑

8、燃料和空气在空间的扩散、混合和射流的角度及深度。而这些参数应根据加热功率、辐射管尺寸、加热工艺要求、燃料种类、预热温度和燃料气压力等因素来确定。一般来说，射流的速度越大，炉内的卷吸和回流作用越强烈，就越有利于实现低氧的气氛，而这种和对很低的燃料气和氧气浓度降低了平均燃烧速度，拓展了燃烧边界，形成了均匀的温度场，进而也降低了N0x的排放。关于烧嘴喷头的关键几何尺寸需要参考《喷嘴技术手册》等相关资料进行设计和制造。4自预热式烧嘴结构简介SINMAX®OSingleEndedRadianttubeODirectHeating如上图所示，自预热式烧嘴结构包括喷嘴、换

9、热器、点火装置、阀门、压力控制装置、烟气流动系统组成。其屮关键的部分就我口前的理解而言有4部分:1・喷嘴分为两级燃烧，目的是延长火焰长度，降低火焰温度从而使燃烧缓慢均匀。2.换热器的设计，使空气有足够高的预热温度，从而提高热效率，换热器采用金展或陶瓷材料。3.点火方式，采取直接电极点火，火焰检测采用电离或紫外线UV方式。4•燃烧模式采用脉冲on-off（开/关）控制方式，有效延长辐射管使用寿命并提高炉温均匀性。5如何达到燃气烧嘴的关键关键硬指标。燃气烧嘴的关键关键硬指标是：热效率（WS达到了80%）和低NOr.热效率（WS达到了80%）：采取合理的燃料气与空

10、气的比例使燃料有足够的氧气来达到充分燃烧；计算换热器