高原地区全自动热水供热锅炉燃烧机选型问题探讨
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摘要：本文首先分析了高原地区燃烧机使用中所存在的几个问题，而后针对燃烧机的选型问题进行了详细探讨，给出了高原环境下确定燃烧机型号的方法和步骤，并给出了一应用实例，可供参考。
0 前言
近年来，天然气作为清洁燃料在我国西部地区已得到越来越广泛的应用，伴之而来的是锅炉燃烧机的推广应用。燃烧机是使燃料和空气以一定方式、一定比例混合喷出燃烧的装置，广泛应用于锅炉、食品、机械和烘干设备等行业。我国西部大部分为高原地形，具有海拔高、气压低、空气稀薄、空气含氧量低等独特的地理环境特征，如表1所示[1]。这种独特的地理特征造成了，燃烧机的选型是一个比较复杂的技术性问题。实践证明，按标准状态下(海拔高度0m，大气压力101.3kPa)设计的锅炉，如果不采取相应的改进措施，锅炉的运行工况必然受到影响，如锅炉不完全燃烧、热效率低、出力不足等。本文首先分析了高原地区燃烧机使用中所存在的几个问题，而后对燃烧机的选型问题进行了详细探讨，给出了高原环境下确定燃烧机型号的方法和步骤，并给出了一应用实例，可供参考。
表1 大气压、空气密度与含氧量随海拔高度分布情况
1、高原地区燃烧机使用现状
1.1 不重视选型计算
当前，锅炉燃烧机基本上都是全自动带鼓风机的型式，这造成了很多厂家在选择燃烧机配套时，仅验算燃烧机的输出功率是否满足锅炉的额定输出功率，而忽略了燃烧机所能克服锅炉额定输出阻力的能力[2,4]。厂家对燃烧机选型计算的忽视造成了燃烧机运行时噪音大，振动严重，燃烧效果差。为改善这种状况，用户通常采用减少燃烧机输出的办法勉强维持运行。
1.2 负荷调节不正确
由于天然气燃料价格相对较高，很多用户为了节约燃料，在燃烧机运行时采用和燃煤锅炉相似的低温常供运行方式，长时间维持燃烧机小火运行。然而在高原地区，燃烧空气量为平原的1/K倍，同等负荷条件下其理论燃烧温度相对比平原低，此时长期小负荷运行无疑会进一步降低排烟温度。低于露点温度时，会出现大量冷凝水，严重情况下冷凝水集聚在后烟箱，引起锅炉迅速腐蚀，大大缩短锅炉的使用寿命。因此，综合考虑燃料的经济性、供热效果及延长设备使用寿命等多方面的因素，燃烧机在高海拔地区运行时采用高温间断供热的运行方式是比较好的选择。
1.3 定期维护、保养跟不上
燃烧机作为锅炉设备的重要组成部分，其运行中的任何故障都将危及到操作人员和设备的安全。然而，当前由于我国的燃烧机专业维修人员相对较少，很多用户自燃烧机安装开始就不再按产品标准要求进行定期的检查与保养，致使燃烧机运行事故频发，并且呈现上升趋势。如果不及时制止此类现象，迟早会发生重大安全事故。因此，用户应加强燃烧机运行中的定期检查和保养工作，已刻不容缓。
2、燃烧机选型
2.1 燃烧机选型应考虑的因素
2.1.1 品牌
用户可以根据自己资金和设备要求选择进口或国产燃烧机。进口燃烧机价格高、维修复杂；但做工精细、安全稳定性高。国产燃烧机价格低、维修简单；但做工粗糙、安全稳定性相对于进口燃烧机低。目前进口燃烧机有德国威索、扎克、欧E科、威利；意大利利雅路、百得、意高、FBR、将军；英国力威、优尼瓦斯；法国贵诺、瑞典百通、芬兰奥林、韩国水国、日本奥林匹亚等各种品牌。
2.1.2 燃料
用户在选择燃烧机之前，首先要确定选用什么样的燃料。选油燃料就用燃油燃烧机，选天然气或液化气就用燃气燃烧机，也可以用双燃料燃烧机，选重油就用重油燃烧机，还有废油燃烧机、渣油燃烧机、城市煤气燃烧机、甲醇燃烧机等。
2.1.3 设备的技术参数
选定燃料后，用户可根据配套设备的热值选择合适燃烧机，如设备需要10万大卡的热量，可以选择一台10万大卡的燃烧机。 用户也可根据配套设备的功率选择合适燃烧机，如设备的功率700千瓦，就可以选择一台出力为700千瓦的燃烧机。选择燃烧机时，一定要向燃烧机厂家说明自身设备属于哪一类设备，炉膛内压力是正压还是负压，压力有多大，温度达到多高。因为炉膛温度不同，燃烧机的结构也不同，选用的材料也不同。炉膛正压选用的燃烧机克服压力较高，炉膛负压选用的燃烧机克服压力较低。 选用燃气为燃料时，因为燃气种类多、热值相差大、压力不一致，所以在选择燃烧机时要向燃烧机厂家说明所选燃料的种类，热值多少、压力多少，以便选择合适的燃烧机，以免选择不当发生危险。
2.1.4 调节方式
根据设备对温度的要求调节方式，可选择一段火控制，即燃烧机工作模式只有一个工作点；或二段火控制式燃烧机，即燃烧机工作模式为小火-大火两个工作点，两个工作点间切换是突变的）；或渐进调节式燃烧机，即燃烧机工作模式为小火-大火两个工作点，两个工作点之间切换是平滑渐进的；或比例调节式燃烧机，即燃烧机工作模式在燃烧机工作范围内任一点均可停留，燃烧机出力与系统的供热要求随时平衡。
2.1.5 雾化方式
如果选择重油为燃料，重油燃烧机可以根据燃料油的粘度选择机械雾化燃烧机、介质雾化燃烧机。
2.1.6 其他因素
不同地域、不同环境对燃烧机的要求也不相同。在高原地区要考虑到气压低，标准燃烧机在此出力不够。用户根据设备或应用环境情况可以选择特种燃烧机，如防水燃烧机、防爆燃烧机、耐高温材料燃烧机、加长燃烧机等。
2.2 平原地区燃烧机的选型
目前，供水供气用的锅炉通常配套进口燃烧机，这类燃烧机通常自带鼓风机。当燃烧机在平原或接近标准状态下使用时，一般按如下步骤确定燃烧机型号：
2.2.1 计算燃烧机的输出功率Qb
Qb=Q/η(1)
式中：Q为锅炉额定输出功率(MW)；η为锅炉热效率。
2.2.2 确定配套锅炉烟气侧总阻力P
2.2.3 校核燃烧机鼓风机压力
根据燃烧机特性曲线图，从输出功率Qb向上画线与特性曲线相交于一点Pf，选择Pf>P特性曲线所对应的燃烧机型号，即完成了燃烧机的选型。
2.3 高原地区燃烧机的选型修正
在高原地区，由于高原修正系数K值小于1，即空气中的含氧量低于标准状态下的含氧量，要满足燃烧机输出功率为Qb所需燃烧量的要求，应选用特性曲线上Qb/K点所对应的空气量。此外，特性曲线上这一点的纵坐标值必须大于锅炉烟气侧总阻力P。因此，高原地区，燃烧机的选型一般按如下步骤进行：
2.3.1 计算高原地区修正系数
K=ρ0’/ρ0(2)
2.3.2 计算燃烧机的实际输出功率
Qb=Q/η (3)
2.3.3 计算燃烧机满足高原空气量时的输出功率
Qbh=Q/η・K (4)
2.3.4 校核燃烧机鼓风机压力
根据燃烧机特性曲线图，从Qbh向上与特性曲线相交的一点Pfh。选择Pfh>P特性曲线相对应的燃烧机型号，即完成了高原地区燃烧机的选型。
3、选型实例分析
以意大利百得燃烧机（锅炉型号为5.6MW全自动燃气热水锅炉）为例，燃烧机的高原修正计算及选型过程如下：
3.1计算或查取高原修正系数值
K=0.735
3.2 计算燃烧机的实际输出功率
Qb=Q/η=5600KW/90％=6222kw
3.3 计算燃烧机满足高原空气量时的输出功率Qbh
Qbh=Q/η・K=6222/0.735=8523kw
3.4 额定燃气量
额定燃气量= 587.3m3/h
3.5 鼓风机压力
5.6MW高原锅炉烟风总阻力约为1000-1300Pa
按照5.6MW锅炉燃烧机在保证锅炉5.6MW额定输出时的燃气量587m3/h，电磁阀的直径通常选用DN100。
图1 Batur GI1000LX的特性曲线图
图1为Baltur GI1000LX的特性曲线图，从中可以看出GI1000LX的功率范围为1.5 MW-11.8MW，可以克服的炉膛阻力在功率范围3.5 MW-8.5 MW之间均为30mbar。基于以上结果，最终选用WNS5.6-1.0/95/70-Q型燃烧机。
4、结束语
高原地区的锅炉若采用与平原地区相同型号的鼓、引风机，锅炉将远远达不到额定输出功率的要求，其主要原因在于鼓风机所提供的空气量不能满足燃料完全燃烧所需要的氧气量的要求。只有以与海拔高度相对应的空气中的氧气含量为主要参数，对燃烧所需要的实际空气量进行修正，才能够实现燃料完全燃烧的目的，从而满足额定功率输出要求。
参考文献：
[1] 陈善军. 高原地区小型燃气(油)锅炉设计探讨[J]. 工业锅炉, 2007,(02) .
[2] 赵晔青. 国产全自动一体化燃烧机在锅炉上的应用[J]. 上海煤气, 2000,(03) .
[3] 赵小敏. 自动燃烧机的开发[J]. 机电工程技术, 2002,(01) .
[4] 李延新. 常规燃烧器与数控重渣油燃烧机[J]. 筑路机械与施工机械化, 2005,(02) .
[5] 潘军松,王岳佾等. 燃气燃烧机测试装置的研制[J]. 上海煤气, 2000,(03)
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