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液化石油气混气氛燃烧安装的左右与调理

日期:2019-10-06 19:38 来源: 冶炼

  352煤气与热力 2000年9月 文章编号:1000—4416(2000)05一0352—03 液化石油气混空气燃烧装置的控制与调节+ (合肥通用机械研究所,安徽合肥230031)摘要:介绍了在液化石油气与空气混合后,根据燃气压力低的特点,采用助燃压缩空气作 为主动量对燃气进行均压控制,使两种气体压力相等,然后再与燃气比倒混合。经过在大 型冶金炉上的实践应用表明,该燃烧装置满足生产需要。 关键词:液化石油气一空气混合气;燃烧装置;控制 中图分类号:11j996 文献标识码:B 在工业上,液化石油气一般为强制气化后通过工业管道输送,用于各种热加工和热处理窑炉及锅 炉。强制气化根据需要分为纯液化气和气化后与空 气(或低热值燃气)混合后供应两种方式。混气方法 主要有引射器、比例流量凋节系统和鼓风机等3种。 大型铜冶炼厂的闪速炉、转炉在开始炼铜之前,需要 对炉内壁耐火砖加热使其于燥以及升高炉内温度。 由于工艺要求,在加热烘烤时,燃烧器烧嘴须伸入炉 内进行燃烧,加热完毕烧嘴又必须从炉内抽出;而且 烧嘴的外型尺寸受冶炼炉限制,如转炉烧嘴外径最 大不得超过蚪0n一,即对燃烧器的要求是完全预混 式燃烧、火孔热强度大、燃烧量可调、移动式烧嘴。 2工艺参数 燃烧系统包括LPG加热气化、【腭与空气混合 然后再与助燃空气二次混合后燃烧等工艺过程。液 化石油气由储罐经出口阀、紧急切断阀、过滤器及烃 泵(一开一备)进人气化器,经蒸汽加热气化后,进入 文丘里式混合器与一定量的空气混合成为液化石油 气一空气混合气,通过稳压罐稳压后,与压缩空气在 比例混合器内经二次混合后送人炉内烧嘴进行燃 烧。根据生产工艺要求,装置性能指标如下。气化 器能力:330kh;混合能力:2鲫m3/h;混合气热 值:50.24 ̄U/一;混合气压力:27~3lkPa(稳压罐 出口压力)。 燃烧器热负荷也一、唾‰。如下。 闪速炉预热用燃烧器:面一=350 kw、中。。= 128 kw;转炉预热用燃烧器:也一=942 kw、中。。= 325 kw;铜水包修补用燃烧器:中一=128 kw、中。。 =81 kw;溜槽用燃烧器:中~=58kW、哦、.。=22 IiW. 3燃烧装置控制方案 3.1方案的要求 根据以上4种燃烧器的热负荷及其使用场合, 确定除溜槽用燃烧器为扩散式燃烧外,其余燃烧器 均因在炉内燃烧,为预混式燃烧。由f本系统燃气 压力较低(混合器出u27—31kPa),烧嘴要求为可 移动式及冶炼炉结构限制,故不能采用通常形式的 引射式预混高压燃烧器,还要解决以下关键问题: 操作是否方便;回火与脱火的防Jr;助燃 空气、燃气混合要求良好。 3.2控制方案制定 根据气化混合器出口燃气压力燃气压力低的特 点(燃烧器进口压力最高不超过30kPa),采用均压 控制和比例调节(见图1)。 。择馨品羿昌挈蓄器蠹!),男,安徽淮南人,高级工程师,大学毕业,主要从事化工设备的科研、设计、检验和工程成套工作。 万方数据 煤气与热力353 图1均压控制和比例调节式燃烧装置控制系统 这种控制方式具体配置上通过强制送风喷射器 (空气流量调节器)加零位调节器和均压(比例)混合 器来实现。压缩空气从喷射器喷出,可以很方便地 对流量进行调节,同时通过零位词节器使均压(比 例)混合器燃气进口侧压力等于空气进口侧压力。 零位凋节器使均压(比例)混合器进口侧燃气压 力P2等于空气压力Pd,从而使混合比保持恒定;混 合比则由与均压(比例)混合器组合在一起的可调型 孔板来设定。流量调节通过空气喷射器进行.流量 范围由燃气、空气压力的Rl、Pal的值确定。 由于烧嘴在冶炼炉内进行燃烧,而冶炼炉内的 压力高于大气压力。因此,为保持自调节性能,零位 调节器的基准压力就不是大气压,而是冶炼炉内的 压力Pf,也就是说%=Pf>P8。。为此零位调节器 需设定一个工作压力范围以补偿Pf的变化(本系统 设定为0.85—5.OkPa)。根据实践,采用空气压力 %作为基准压力。 3.3零位调节器 零位调节器安装了可抵消隔膜机构自重的压力 调整弹簧,可以忽略可动部分自重。当lG与空气 混合气从进口侧流入后,通过阀流人出口侧,经导压 孔被引入隔膜下室,将隔膜盘向上抬起。通过与隔 膜盘直接连接的阀来调节由进口侧流向出口侧的气 体流量,压力与隔膜上室压力相同(见图2)。 图2零位调节器工作原理 在利用外载压力的场合,将外载压力通过进气 孔引入隔膜上室,外载压力作用于隔膜而使阀动作 进而将出口侧压力调整为和外载压力相同的压力。 因此,零位调节器在本燃烧控制系统中实际上起到 一个均压阀的作用,使其出口侧的压力保持恒定,而 不受进口侧压力变化和流量变化的影响。 3.4均压(比例)混合器 均压(比例)混合器与零位调节器组合在一起以 均压方式来比例控制LPG与空气混合气体和助燃 空气。如前所述,在零位调节器的隔膜上室施加控 制用空气压力,使零位调节器的出口压力与空气压 力相同,可在保证混合比不变的同时在一定范围内 调节燃气量。均压混合器可在低的压力损失下操 作,可配置在单只烧嘴或共用集气管的多烧嘴工况 下使用;与配管为法兰连接,整体铸铁结构。 均压混合器的设计需要所用的空气压力、燃烧 必须的混合气压力、一次空气混合比(%)以及必需 的调节比等参数。而调节比叉决定通过混合器的气 体压力降。一般来说,燃烧器需要的混合压力、混台 器的压力损失、炉内压力的总和决定必要的最小的 供应空气压力。 3.5空气流量调节器 空气流量调节器实际上就是引射器,在系统上 作用是利用文丘里方式吸风、减压,主要原因是因为 低压燃气所需助燃空气压力仅为几千帕,而~般工 厂压缩空气压力为O.6Pa,若直接减压后使用,必 然浪费很多能源,如采用专门低压供风系统则需增 加设备与管路投资费用。因此采用文丘里方式吸 风、减压,既可以在减压的同时,又可利用压缩空气 能量吸人3倍以上的自然空气。这样仅用少量现有 压缩空气就可提供所需助燃空气及其压力,而且具 有节约能源、结构简单、操作方便、可调性强等优点。 3.6烧嘴结构设计 万方数据 354 煤气与热力 2000年9月 受炉体的限制,要求烧嘴头直径小、火孔热强度 大、热负荷适应范围宽、火焰稳定。所以对燃烧器头 部即烧嘴也做了有针对性的设计:进行经济分析, 采用1crl8Ni9Ti材料以耐火;可拆式,便于加工和 清理火孔;稳焰结构(带袖火孔和稳焰罩)。燃烧 过程基本上是在烧嘴内的火道内完成,稳焰作用部 分归因于火道的屏蔽和加热,部分是由于火孔出口 的直径突然扩大造成低压区,使热烟气回流至火焰 根部。但是火孔和火道尺0‘的选取,以往并没有规 定,所以只能根据经验公式确定。 需要说明的是,烧嘴头直径小,却要求热负荷大 是相互矛盾的,往往很难同时得到满足。本燃烧装 置中烧嘴头的火孔热强度达到了普通烧嘴的3倍以 上,而且火焰稳定,完全满足r生产要求。烧嘴头加 上连接管,最重的不超过10k,方便工人操作。 3.7安全保护装置 为防止燃烧装置在燃烧时因故障导致熄火,未 燃烧的【m一空气混合气继续喷人冶炼炉内,每台 冶炼炉均设置安全保护装置,以防对冶炼炉造成可 能的破坏。根据混合气压力、助燃压缩空气压力以 及设置试验烧嘴来监控火焰燃烧状态并与安装在炉 前供气管上的紧急切断阀形成联锁从而实现报警和 控制。在出现下述任一情况时:停电;混合 气体压力达到下限设定值9kPa;混合气体压力 达到上限设定值36kPa;压缩空气压力达到下限 设定值0.2MPa。紧急切断阀自动关闭,切断混合气 体供应,与此同时控制台上一的各种异常和熄 火信号灯亮,报警蜂鸣器开始呜叫。 当液化石油气泄漏时,还可通过可燃气体泄漏 检测器检测、远传联锁报警将一f燃气体供应切断。 (1)液化石油气一空气混合气燃烧装置安装后现场点火一次成功,装置各项性能均达到和优于生 产所要求和规定的指标。运行一年多,效果良好。 (2)目前国内燃气燃烧器技术在应用上仍存在 不少问题,如与工业炉不匹配、燃烧效率低、火焰不 稳定等。主要在于燃烧器的燃烧与燃气的成分、工 业炉的结构等有很大关系,因此对于燃烧器要根据 不同的工艺进行专门的研制、设计或选型。 (3)本套燃烧装置的主要特点是充分考虑工业 炉的结构、生产工艺和燃气与助燃空气的压力等具 体情况而进行设计和开发,另外考虑uB的性质, 设置安全控制系统来保证生产的正常运行。由于燃 烧装置的控制原理简单,使用方便,而且也可以适应 天然气等其他燃气。因此适用范围非常广泛,除了有 色冶金行业外,还可应用与钢铁、陶瓷和玻璃以及石 油化工等行业,具有非常广阔的市场和前景。 参考文献 1]普利在德燃气应用技术【M]北京:中国建筑工业H{版社 1983 134 Pressure—Equalizing Contmland ProportionalRegulation ofLPG—airMixture Buming Device XU Peng (蛳i&w以胁以i”,y忍m池胁fnm,脚锄230031,铂im) Absn冒ct:This paper intloduces山al山e con出ustion—suppo而“gcomp陀ssed airis adoptedas pdIrl8ly mo【工lent哪10car‘ ry叫tpmssure一8qualizillg contmlontlle mel gas s0mat血8 pressures oft}1eset啪kinds0f g船es 吐lechamcl谢s£jcof Jowme】gaspressu腊曲efmixi”gU)c air,d1朗mixes埘lJlfue】gas抽aoe血in p阳ponj伽,ln s way,themelgast}Iatis rIlixedwi山airtwotimescansave e眦昭y.yet“iseasytocond缸ldiss如粕dreliable. Pracdcalapplicadon large—sizedmetallulgical矗lmacepmvestllat t11is buming devicecaIlmeett11e needs0f produc— don,咖reover,itspe如n枷ce con删ent.Key删时s:u)G—ajr耐xtI】Ie;b哪吨device;connDl 万方数据

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