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焙烧炉燃烧不正常的原因分析及解决方法

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

摘要:分析燃气焙烧炉炉温低、火焰软而短不正常工况产生的原因,从而提出解决实际问题的办法。

1概述

汤姆逊佛山彩色显像管有限公司的焙烧炉冈长时间停产,恢复生产前委托我司对焙烧炉的燃烧系统进行检查维修。焙烧炉燃烧系统分为十个工作区、每区由炉前管道、燃烧装置和燃烧监视装置组成。每区炉前管道设置一组调压器,燃气通过调压器店、再通道炉前管道分配给本区的燃烧器。检查调试中我们发现焙烧炉燃烧系统存在以下不正常工况、十个工作区中、有三个工作区火焰软而短,炉温低。

2问题分析

2.1焙烧炉炉温低的原因

焙烧炉生产工艺要求:炉温330℃、火焰硬、长2米、检查中发现实际炉温为280℃,火焰软而短,长小于1米、燃烧特性不能满足生产工艺要求。

根据燃气工业炉的燃烧特性,引起炉温低的因素有 :

(1)燃烧器的热负荷小;

(2)燃烧器布置不合理;

(3)燃烧器喷嘴堵塞;

(4)炉前燃气压力下降;

(5)燃烧器头部损坏,燃烧工况恶化;

(6)空气供应不足或过剩;

由于焙烧炉以前能正常运行,可排除第(1)(2)两个因素。对燃烧器进行检查后、燃烧器是引射式低压燃烧器,结构正常.可排除第(3)(5)两个因素。因此,可集中从第(4)(6)两点对燃烧系统不正常工况产生的原因进行分析、从而找出解决问题的办法。

2.2炉前燃气压力对火焰及炉温的影响

焙烧炉的燃烧器为低压引射式燃烧器。根据《燃气燃烧与应用》中燃气引射空气的原理及动量定理,连续性及能量守恒定律;当炉前燃气压力降低时,燃气引射的空气量Ma减少。由《燃气燃烧与应用》中火孔出口燃气流Vp为:

Lg(1十us)

Vp=----------------

Fp

Lg=0.0035Ud2√H/S

式中 Lg——圆形喷嘴的流量(m3/h)

u=ma/mg——质量引射系数;当燃气量及燃气压力降低时,ma减少,u减少。

Fp——火孔面积(当燃烧器选定时Fp一定)

M——喷嘴流量系数

H——燃气压力(Pa)

S——燃气的相对密度(空气=1)

当炉前燃气压力下降,燃气供给量不足时,Lg减小,u减小,则气流速度Vp减小。根据燃气燃烧的特性,Vp,值的大小直接影响火焰的长度与燃烧器的燃烧强度,燃烧强度又直接影响炉温的高低。图1为扩散式燃烧器喷赌气流速度与燃烧火焰长度工况的变化关系。

从图1可知,当V,增大时,因氧气向焰面扩散的速度基本未变,这就使焰面的收缩点离喷口越来越远、火焰长度不断增加。这时、火焰的表面积增加、单位时衙内燃气燃烧量增加,于是炉内燃烧强度增加。当气流流速度进一步增加、气体流动状态由层流变为紊流时、紊流火焰虽变短,但由于燃气与空气的混合大大加强、燃烧过程得到强化、火焰表现为硬。

  由气流速度Vp与燃烧器提供的燃烧强度之间的关系也可用下式表示:

      Q=Fp·qp

H1 × Vp

qp=-----———10-6

(1十a'V0)

式中 qp——--火孔热强度(Kw/mm2)

H1——--燃气低热值(KJ/N计)

a'———次空气系数

V0———理论空气需要量(Nnl’)

Vp——--火扎出口气流速度(m/s)

由上式可得,燃烧器的燃烧强度随燃气出口流速Vp增加而增加。

通过以上分祈可知。炉前燃气压力降低,造成燃烧器出口气流速度减小,使火焰变短,变软,使燃烧热强度降低。因此、炉前燃气压力下降是造成炉温低的原因之一。

2.2空气供应对炉温的影响

空气供给量的多少也会影响炉温的高低。由燃气燃烧反应必须具备的条件可知、燃气燃烧需供给适量的氧气。每标准立方煤气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量,称为理论空气需要量V0。燃气与空气混合燃烧时、由于存在不均匀性、因此燃气完全燃烧所需实际空气量为V、实际供给的空气量V与理论空气需要量V0之比称为过剩空气系数a,即a=V/V0。在燃烧过程个。的值对燃烧设备的热效率有着直接的影响。。过小,燃气燃烧时的化学热不能充

分发挥;a过大,烟气体积增大,炉膛温度降低,增加了排烟热损失,使燃烧器的热效率下降,结果使炉温降低。炉子热效率与过剩空气系数、排烟温度的关系可用图2直观表示。

由以上分析及图2可知空气供给量不足或过剩,会使炉体热效率降低,炉温降低。

3解决焙烧炉不正常工况的方法

综上分祈,烙烧炉火焰软而短、炉温低的原因有两个,一是炉前燃气压力低;二是燃气燃烧时空气供给量不合理。要提高炉温,可通过调节炉前燃气调

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