谈多功能混合燃烧器的应用研究

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摘?要 多功能混合燃烧器是针对天然气、煤层气（瓦斯）、煤气互为利用而研发的非标专用燃烧装置，它可广泛应用于多种加热设备中，它可使煤气、煤层气（瓦斯）、天然气单独使用这一燃烧器，也可使在可燃气体在混合炬中完成煤气、煤层气和天然气中各种成分的混合得到一维均相流模型，使用这一燃烧器，做到一机多用，节约了成本和空间。

关键词 多功能混合燃烧器；旋流式扩散燃烧头；混合比；移动式侍服装置；点火装置

中图分类号 F23D 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0168-02

某煤矿是高瓦斯矿井，有焦化厂，有天然气主管线经过该矿，因三种燃气的压力、浓度、低位发热量不同，无法在一台锅炉上同时燃烧，我们研发的多功能混合燃烧器即将这三种燃气在一台锅炉中燃烧，煤气、煤层气（瓦斯）、天然气单独使用这一燃烧器，也可两种或三种气源同时使用这一燃烧器；煤气、煤层气产量不稳定，有时造成锅炉运行困难。本设计以燃烧煤气、煤层气为主，天然气为辅，使煤气、煤层气得到充分利。

1 煤气、煤层气、天然气多功能混合燃烧器原理

天然气、煤层气、煤气经过可燃气体混合罐混合，经过成分分析装置、浓度检测装置和流量检测装置、截止阀、电动球阀、封火器后，进入扩散燃烧器；在可燃气体和空气配比装置控制的送风机送出的风经送风控制阀门一起喷入炉膛，点火枪点火在炉膛中燃烧。可燃气体在炉膛中燃烧之前，通过点火控制装置须做如下准备，由送风机送风对炉膛进行吹扫，确定有无可燃气体，火检装置对炉膛检验有无火种，启动链条推进器，将点火枪推进与可燃气体同时点火燃烧，点火枪在点火后3秒 自动退回到点火前位置，完成一次点火程序。（见图1）

2 多功能混合燃烧器的组成

多功能混合燃烧器主要由旋流式扩散燃烧头、火焰监测装置、自动点火装置、移动式侍服装置、气液分离器、封火器、阀组、自动控制装置、鼓风机等组成，主要自控元件采用进口元件。此系统在整个吹扫、点火、燃烧、负荷调节及熄火过程中均由程序自动控制，燃烧头由直管式扩散器和火道组成，空气靠送风机供给。

2.1 旋流式扩散燃烧头（10吨锅炉）的设计参数：

四套炉床式扩散燃烧器每小时最大流量（可燃气体）4800 Nm3/h。（10吨锅炉最大需可燃气体为4618 m3/h）

平均每台燃烧器每小时用气量600 Nm3/h～1200 Nm3/h，可调

旋流式扩散燃烧头管道直径 D250

燃气喷嘴直径D65

喷口速度设计25 m/s～80 m/s

空气流速6 m/s～10 m/s

火道载面热强度2.9×103 kW/m2～23×103 kW/m2

最高火道温度1200℃

过量空气系数1.1～1.3。

燃气经火孔旋转喷出后与空气成30角度相遇，进行紊流扩散混合，离开火孔20 mm～40 mm处着火，移动火焰最大长度约

1600 mm左右，保证火焰在炉膛的充满度。

2.2 火焰检测装置

WHKF-1型可见光动态火焰检测装置是根据电力部的有关标准和规范，总结和吸收国内外同类产品的经验，采用先进的光纤传导技术设计制造的一种炉膛火焰检测装置，结构简单，操作方便，性能可靠，可长期连续地检测各种燃气燃油及燃煤锅炉，是锅炉安全保护系统必要的检测设备，主要应用于工业动力锅炉的火焰监测与保护，为满足实际工作现场的需要而开发研制的新型火检。该火检装置包括信号放大器、检测器（火检探头）和光纤等设备。

2.3 点火装置

GGD系列高能锅炉点火装置与同类型点火装置相比，具有放电能量大、点火速度快、价格低等优点。该装置结构合理、性能可靠，具有防尘、防水等优点。尤其加装点火频率可调装置，使整个装置及点火嘴使用寿命大大延长。

高能点火能量发生器（点火器）输入工作电源，经升压、整流获得直流高压，向储能元件充电，储能元件达到额定电压后，电能即通过放电元件，经高压传输电缆及耐高压导电杆（点火枪），将电能集中在半导体电嘴上，击穿半导体，同时产生高温脉冲电火花，引燃燃气。

导电杆（点火枪）及高压电缆将电能转输到半导体电嘴上，工作时能承受数千伏电压及数千安培脉动电流。点火枪及电嘴在1000℃以上的高温中能正常工作。

半导体电嘴将来自点火器的脉动电能转换成光能和热能，点燃可燃性混合气体，半导体电嘴是用耐高温、抗电腐蚀的材料制成，熔点及抗氧化性远远高于普通1Cr18Ni9Ti，半导体电嘴两极间镶有特制的半导体陶瓷，使电嘴在正负几百伏电压下即可击穿放电，以保证点火可靠性。根据雾化状况改变点火频率大小，可大大延长电嘴及整个装置的使用寿命。

2.4 移动式侍服装置

移动式侍服装置由链条推进器、移动滑轮固定器（固定点火枪）、推进控制装置三部分组成，推进速度为1米/秒，推进长度为1.5米（推进速度和长度可根据需要设定），退出速度为1米/秒。

2.5 其它装置

其它装置为气液分离器、封火器、阀组、自动控制装置、鼓风机等组成，都是选用设备，不再详细说明。

3 应用效果

研发完成后，在羊渠河矿三台锅炉上运用，两台为燃气锅炉，一台为燃气和煤掺烧锅炉，解决了煤气、煤层气利用难的问题，取得良好的经济和社会效益，多功能混合燃烧器已申报国家发明专利。

4 结论

1）将煤矿产生煤气、煤层气等废弃资源再利用，变废为宝，直接效果是节约资源、提高资源的利用效率、减少废弃物排放，从源头上达到保护环境的目的。

2）根据工程项目实际工况，设计燃烧器以及可燃（煤气、煤层气、天然气）气体和空气的混合比例调节系统，使之能够在程序控制下自动调节二者比例，达到完全燃烧和安全运行的要求。

3）合理设计燃烧器的结构，与火焰检测装置、点火装置、 移动式侍服装置等其它设备配合使用，保证系统的安全性、可靠性、实用性、紧凑性和先进性。

4）使用多功能燃烧器，可以做到一器多用，既节约了成本又减少了使用空间。

参考文献

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[4]秦裕琨等.炉内换热[J].机械工业出版社,1990.

[5]沈月芬,曹子栋.高压燃煤锅炉掺烧高炉煤气对锅炉热工掺烧的影响.1996,03.

作者简介

梁怡芳（1967—），女，山西太原人，高级工程师，毕业于河北工程大学暖通专业，从事暖通理论研究和设计工作。