產(chǎn)品詳情
在化工生產(chǎn)中,很多工藝加熱爐以氣體燃料燃燒作為熱源,可燃?xì)怏w燃燒需要很多空氣,如:人工煤氣需1.2~4.0(m3/m3),天然氣和液化石油氣則需10~25(m3/m3)??梢娪谷?xì)獬浞秩紵氂写罅靠諝馀c之混合方可。因此,燃?xì)馀c空氣的混合方式,對燃燒情況有很大影響,也關(guān)系到燃燒系統(tǒng)能否正常安全運(yùn)行。燃燒系統(tǒng)運(yùn)行時,如果產(chǎn)生回火現(xiàn)象將燒壞燃燒器或發(fā)生安全事故。
1 燃?xì)獾娜紵椒疤攸c(diǎn)
根據(jù)燃?xì)馀c空氣混合情況不同將燃燒分為三種方式,即擴(kuò)散式燃燒、預(yù)混部分空氣燃燒(大氣式燃燒)和無焰燃燒。燃燒過程處于哪一類是根據(jù)一次空氣系數(shù)α1(一次空氣量與燃燒理論空氣量之比)來判斷的。
1.1 擴(kuò)散式燃燒
燃?xì)馕搭A(yù)先和空氣混合而進(jìn)行的燃燒稱為擴(kuò)散式燃燒,其α1=0。擴(kuò)散式燃燒的燃燒速度與燃燒完全程度主要取決于燃?xì)馀c空氣分子間的擴(kuò)散速度和完全程度。
擴(kuò)散式燃燒的特點(diǎn):
(1)燃燒穩(wěn)定、在燃?xì)庀到y(tǒng)不產(chǎn)生負(fù)壓、空氣不被吸入的情況下,不會回火,燃燒器工作穩(wěn)定。
(2)過??諝舛啵紵俣嚷?,火焰溫度低。對燃燒碳?xì)浠衔锖枯^高的可燃?xì)怏w時,在高溫下由于火焰面內(nèi)氧氣供應(yīng)不足,碳?xì)浠衔锓纸獬鎏剂?、氫和重碳?xì)浠衔?。碳粒和重碳?xì)浠衔锖茈y燃燒,結(jié)果造成化學(xué)不完全燃燒。一般說來,對天然氣不宜采用擴(kuò)散燃燒法。
(3)燃燒強(qiáng)度低,在工業(yè)爐上為提高燃燒強(qiáng)度多采用機(jī)械鼓風(fēng)方式的燃燒器。
1.2 預(yù)混部分空氣燃燒
其0<α1<1。在這種情況下,由于可燃混合物中空氣量較小,因此,部分燃燒按純動力學(xué)方法燃燒,其余燃?xì)鈩t按擴(kuò)散燃燒方法進(jìn)行燃燒。
預(yù)混部分空氣燃燒的特點(diǎn):
(1)在絕大多數(shù)情況下能保證燃燒設(shè)備以任何比例的燃?xì)馀c空氣進(jìn)行工作。因此,設(shè)備熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍大。
(2)由于先吸入部分空氣,所以克服了擴(kuò)散燃燒的一些缺點(diǎn),提高了燃燒速度,降低了不完全燃燒程度。
(3)當(dāng)一次空氣系數(shù)α1合適時,此種燃燒方法有一定的穩(wěn)定范圍。
(4)一次空氣系數(shù)α1越大,燃燒穩(wěn)定范圍就越小,因此,一次空氣系數(shù)α1不可選取過大。
1.3 無焰燃燒
燃?xì)馀c空氣預(yù)先按化學(xué)計(jì)量比混和,即?1=1(工業(yè)裝置上無焰燃燒?1=1.05~1.10),此可燃混合物在高溫的穩(wěn)燃裝置(火道、燃燒室)配合下,瞬時完成燃燒過程,這種燃燒方法稱為無焰燃燒)。
無焰燃燒的特點(diǎn):
(1)熱強(qiáng)度大,約為每立方米燃燒室容積可達(dá)11.63×104kW~11.63×105kW。
(2)燃燒溫度高,其接近于理論燃燒溫度,熱能利用得好。
(3)燃燒完全,幾乎不存在化學(xué)不完全燃燒。
(4)燃燒穩(wěn)定性差,容易回火。
2 回火危害及原因
2.1 回火危害
對于大氣式燃燒器和無焰燃燒器,燃?xì)庖豢諝獾幕旌衔飶幕鹱靽姵霾⒈稽c(diǎn)燃后,不一定形成穩(wěn)定的火焰,當(dāng)混合氣體流速小于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r,火焰可能逆流傳播進(jìn)火孔,使燃燒在噴嘴內(nèi)進(jìn)行,這種火焰在火孔內(nèi)部燃燒的現(xiàn)象稱為回火。
回火(對大氣式和無焰式燃燒器而言)是當(dāng)燃?xì)庖豢諝饣旌衔锏乃俣仍谌紵婷娴姆ň€方向上的分量小于該混合的的火焰?zhèn)鞑ニ俣榷茐牧搜婷娣€(wěn)定性所造成的。
回火是不允許的,它破壞了一次空氣的吸入(當(dāng)燃?xì)庖淇諝鈺r則造成空氣不足;當(dāng)空氣引射燃?xì)鈺r則造成空氣量過大),造成不完全燃燒,影響燃燒器的穩(wěn)定工作,同時還引起爆鳴聲和噪音。假若在燃燒器混合管內(nèi)燃燒,有可能把鋼制混合裝置燒得變形、鑄鐵混合裝置燒出裂縫。當(dāng)幾個燃燒器共用一個混合器,而且燃?xì)庖豢諝饣旌衔锏妮斔凸艿廊莘e又很大時,若回火就有可能發(fā)生爆炸事故。
2.2 回火的原因
(1)一次空氣系數(shù)大小影響,一般穩(wěn)定燃燒時,大氣式燃燒器α1=0.4~0.8,無焰燃燒器α1約為1.05。燃?xì)獾男再|(zhì)、燃燒形式和燃燒器結(jié)構(gòu)不同,α1也不同。因?yàn)榛鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣扰c可燃混合氣體中的可燃?xì)怏w含量有關(guān),而火焰?zhèn)鞑ニ俣仁怯绊懟鼗鸬囊粋€主要因素,理論上一次空氣系數(shù)為1時,火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲蟆?br />
(2)燃?xì)庖豢諝饣旌衔锿ㄟ^火孔的速度大小的影響,如由于燃燒器在低負(fù)荷下運(yùn)行,燃燒系統(tǒng)壓力下降,或燃燒器火孔堵塞等原因使可燃混合氣體出火孔速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?,產(chǎn)生回火。
(3)氣流在混合管內(nèi)流動發(fā)生振動,而在燃燒室內(nèi)燃燒也發(fā)生振動,當(dāng)混合氣體在混合管內(nèi)的脈沖頻率與其燃燒室的脈沖頻率相等時,將會產(chǎn)生共振。共振一方面產(chǎn)生噪音,另一方面則加劇燃燒道的脈沖,也可能引起回火。
(4)燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或混合管內(nèi)結(jié)垢、結(jié)冰等原因,而使速度場不均勻或各火孔流速差別很大,這時,即使預(yù)混可燃?xì)怏w出火孔的平均流速比火焰?zhèn)鞑ニ俣却蠛芏?,但在局部地方或一部分火孔處流速仍可能低于火焰?zhèn)鞑ニ俣榷鸹鼗稹?br />
(5)燃燒器頭部加熱情況的影響,如燃燒器頭部冷卻不好,燃?xì)庖豢諝饣旌衔餃囟壬?,火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌煲鸹鼗稹?br />
防止回火的方法是以降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?,提高燃?xì)庖豢諝饣旌衔锏某龌鹂琢魉?,保證速度場均勻等為前提而制定的。在安裝及生產(chǎn)中采取的防回火措施主有以下幾個方面:
1 根據(jù)燃?xì)獾男再|(zhì)合理選取燃燒方法,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤斓娜細(xì)?氫含量高的燃?xì)?不宜采用大氣式燃燒和無焰燃燒,而采用擴(kuò)散式燃燒方式,選用外混式燃?xì)鉄?。各種燃?xì)饣鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣纫姳?:
2 使用較臟的燃?xì)鈺r,應(yīng)設(shè)置凈化裝置(如過濾器等),當(dāng)凈化裝置仍不能防止燃?xì)鈬婎^和混合管結(jié)垢時,應(yīng)對燃燒裝置進(jìn)行除垢處理,或采用便于清除污垢的結(jié)構(gòu),并規(guī)定定期清洗的操作制度。
3 使用含水的燃?xì)鈺r,應(yīng)該有水分離器,以免燃?xì)鈬婎^和混合管在天寒時結(jié)冰。
4 爐子在低負(fù)荷下操作時,應(yīng)熄掉部分燃燒器燒嘴,以保證運(yùn)行的燃燒器負(fù)荷不低于允許的最小負(fù)荷。
5 工藝上應(yīng)根據(jù)燃?xì)庑再|(zhì)和燃燒器形式規(guī)定最低壓力值,當(dāng)燃?xì)鈮毫ο陆抵恋拖迺r,應(yīng)停止運(yùn)行,以保證燃?xì)庖豢諝饣旌蠚怏w出噴嘴速度不小于火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br />
6 根據(jù)燃?xì)獾男再|(zhì),燃燒器結(jié)構(gòu)和工藝情況,如果因燃燒器頭部溫度過高而發(fā)生回火,可冷卻燃燒器頭部,減小火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br />
6 根據(jù)燃?xì)獾男再|(zhì),燃燒器結(jié)構(gòu)和工藝情況,如果因燃燒器頭部溫度過高而發(fā)生回火,可冷卻燃燒器頭部,減小火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br />
在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,很多燃?xì)獾墓?yīng)系統(tǒng)為低壓燃?xì)庀到y(tǒng),壓力一般在4000~10000Pa,這種低壓燃?xì)庀到y(tǒng)在壓力波動時,很容易發(fā)生回火。為了使燃燒器安全穩(wěn)定運(yùn)行,在燃?xì)膺M(jìn)入燃燒器之前設(shè)置一燃?xì)馑獠?,可有效防止回火現(xiàn)象。低壓燃?xì)馑獠酃ぷ髟砣鐖D1,水封槽由燃?xì)膺M(jìn)口管、燃?xì)獬隹诠?、?nèi)筒和外筒等組成,正常工作時,外筒水位保持在水滿流口位置,內(nèi)筒水位保持在燃?xì)馊肟诠芤韵?,達(dá)到正常工作。如果突然停燃?xì)饣蛉細(xì)鈮毫Φ陀诠に囈蟮南孪拗禃r,外筒的水進(jìn)入內(nèi)筒,將燃?xì)馊肟诠芊庾。乐谷紵骰鼗鸹蚩諝膺M(jìn)入燃?xì)夤艿馈?br />
為了避免在突然停止供燃?xì)馇闆r下水進(jìn)入燃?xì)夤艿?,根?jù)不同情況,水封槽安裝時,燃?xì)饪偣芘c水封槽頂應(yīng)有足夠高度。為了使燃?xì)饨?jīng)過水封槽阻力盡量小,燃?xì)獬隹诠軓綉?yīng)大于或等于入口管徑。正常運(yùn)行時,水封槽進(jìn)水管應(yīng)少量連續(xù)供水,使水滿流口始終處于滿流狀態(tài)。
這種水封槽除以上作用外,還對燃?xì)夂碾s質(zhì)、油污等起到凈化作用,能分離燃?xì)庵兴乃郑WC燃?xì)庖豢諝饣旌蠚怏w速度場均勻,防止回火。
回火是由于混合氣體從燃燒器頭部進(jìn)入火道的速度小于火焰?zhèn)鞑ニ俣仍斐傻?,在燃燒系統(tǒng)運(yùn)行時能較好地控制這兩個速度,就能有效防止回火。
混合氣本從燃燒器頭部進(jìn)入火道的速度主要受燃?xì)庀到y(tǒng)壓力、一次空氣系數(shù)等影響。
火焰?zhèn)鞑ニ俣仁芤韵聨讉€方面因素影響:
(1)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃?xì)馕锢砘瘜W(xué)性質(zhì)有關(guān);
(2)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c混合可燃?xì)怏w組成有關(guān)(燃?xì)馀c空氣的比例);
(3)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c與燃?xì)饣鸬揽讖接嘘P(guān);
(4)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c可燃混合氣體預(yù)熱溫度有關(guān);
5)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃?xì)庵卸栊詺怏w(氮?dú)?、二氧化?、含量有關(guān);
(6)火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃?xì)夂瑝m量有關(guān)。
發(fā)生回火時,綜合分析各種現(xiàn)象,采取正確的處理方法,就能有效地防止回火,保證燃燒系統(tǒng)正常運(yùn)行。
加熱爐為什么會回火,如何預(yù)防?
煤氣管道為什么會發(fā)生回火呢?我們知道,煤氣的燃燒需要有氧氣的支持,也需要有火源。那么在密閉的管道中發(fā)生回火,說明煤氣中含有大量氧氣,并被點(diǎn)燃。排除了煤氣氣源中混有大量氧氣的可能.則管道中的氧氣一定來自燒嘴。而爐膛內(nèi)的氣氛是微正壓,其壓力遠(yuǎn)低于煤氣壓力,正常情況下氧氣不可能從燒嘴進(jìn)入煤氣管道.只有在管道中煤氣壓力突然降低,使管道中產(chǎn)生一定的負(fù)壓,這時燒嘴處的火焰將隨著空氣一起進(jìn)人煤氣管道,從而產(chǎn)生了回火現(xiàn)象。根據(jù)這一煤氣回火燃燒的機(jī)理,可以確認(rèn)煤氣管道回火的主要原因是管道內(nèi)壓力的大幅變化。而引起管道壓力劇烈波動的原因是:(1)管網(wǎng)氣源壓力的大幅波動;(2)煤氣調(diào)節(jié)閥或DN900煤氣切斷閥快速關(guān)閉,造成局部負(fù)壓。
因此,為了防止回火,我們在操作中,應(yīng)密切灃意煤氣壓力的變化,當(dāng)壓力過小時,應(yīng)減少煤氣用量,即關(guān)小調(diào)節(jié)閥,維持管內(nèi)必須的正壓。另一方面,在操作調(diào)節(jié)閥或切斷閥時,應(yīng)避免動作太快??傊?,保持煤氣管道內(nèi)大于1000Pa的IF壓,是防止回火的重要條件。
燒嘴,當(dāng)然要選擇精燃機(jī)電!