關于石化企業老式蒸汽鍋爐送氣設備改進的思考

謝吉嘉

（四川大學 化學工程學院，四川 成都610207）

鍋爐是耗用大量燃料的動力設備。鍋爐工作的安全性和經濟性與燃料的性質有密切的關系，不同類型的燃料采用不同的燃燒方式和燃燒設備。

在我國煉油和化工企業中鍋爐的主要燃料仍為重油，每年要燃用大量的重油。隨著煉油工業的發展，石油的深加工得到了很大的發展，重油的二次加工已成為煉廠一個重要的效益增長點；其次，低碳經濟發展，對石化企業節能環保提出更高要求，因而，節約重油的使用量是石油企業的首要任務，尤其是提高鍋爐燃燒率，降低重油使用量更顯得更為重要。

1 老式中壓蒸汽鍋爐調風器的結構

我國部分老煉油廠的中壓蒸汽鍋爐，原有調風器為旋流式。調風器常用的結構型式主要有自吸引風式調風器、旋流調風器、平流調風器三種。自吸引風式調風器主要同小容量的氣流霧化油燒咀配套使用；對于機械霧化油燒咀，經常采用旋流調風器，使用這種調風器能加強根部送風，并使火焰變得粗短明亮起來；大容量鍋爐目前經常使用平流調風器，這種調風器阻力小，又因為平流調風器的一次風，通過穩焰器為旋轉風，這股旋轉風能加強根部送風。

2 中壓蒸汽鍋爐重油燃燒特點

中壓蒸汽鍋爐的燃燒總是先通過霧化成細小的油滴后再燃燒，油滴的燃燒共分三個階段——加熱蒸發階段、擴散混合階段、著火燃燒階段。由于油的沸點總是低于油的燃點，因此，油滴總是先蒸發成氣體并以氣態的形式進行燃燒。油滴在爐膛中受熱后，首先是表面開始蒸發，接著是油蒸汽和周圍空氣進行相互擴散混合，當油蒸汽和空氣的混合物達到著火溫度后燃燒既開始。在燃燒中，油滴的內部繼續被加熱蒸發，同時也進行著油蒸汽和空氣的擴散和混合，新的油蒸汽和空氣的混合物取代了已經散逸的燃燒產物，從而使燃燒得以繼續，直到油滴完全燃盡為止。

油滴燃燒存在著油滴、油蒸汽區、燃燒區和外層空氣區四個區域，在油滴表面，油蒸汽濃度最大，隨著油蒸汽向周圍的擴散，其濃度不斷降低。而當進入燃燒區域后，則因油蒸汽的燃燒而使其濃度降為零。與此相反，空氣中的氧氣是從周圍向油滴擴散的，在燃燒區域中，由于油蒸汽的燃燒而具有最高溫度，隨著熱量向外的傳播離開燃燒區域后其溫度不斷降低。油滴的燃燒首先是低分子的成分先蒸發燃燒，促使周圍溫度更快地升高，為高分子油份的蒸發和著火燃燒創造了條件，最后是焦核的燃燒，由于油中所含的灰份極少，燃盡條件頗為優越，燃燒過程主要是氣相反應。由此可見，油燃燒的化學反應是極為迅速的。

3 老式蒸汽鍋爐油氣不完全燃燒的成因分析

霧化的油滴蒸發成油氣在溫度高于650℃缺氧的情況下會發生碳氧化合物裂解而產生很難燃盡的碳黑粒子是造成不完全燃燒熱損失的主要原因。

在上文我們介紹了老式中壓蒸汽鍋爐調風器的三種結構形式均為根部送風。適量的一次風送入油霧根部，使油霧一離開噴嘴就和一次風混合，然后被回流的高溫煙氣加熱而著火燃燒。根部送風能將一部分空氣和油霧預先混合，使油氣被氧化不發生裂解。燃料油的燃燒是擴散燃燒，強化混合是提高熱效率的關鍵，除根部風在著火前已和油霧混合以外，其余的二次風也應在燃燒器出口以后就盡快和油霧混合，這就要求風量和噴油量相適應，氣流的擴散角和燃料油霧化角相配合。只要氣流擴散角小于燃料油霧化角，二次風就能直接切入油霧。另外一、二次風氣流要有一定的風速、擴散角和射程來達到強烈的初期擾動，加強油霧和空氣的混合，只有這樣才能提高燃燒效率。

4 提高燃燒效率的主要途徑

4.1 設置穩燃器

在平流式調風器的中心設置了一個穩燃器，適當選擇結構參數，使回流區大小適中，位置得當，有效地穩定燃燒，同時使中心氣流旋轉，加強了空氣和油霧的早期混合。

4.2 瓦斯噴嘴的改進

瓦斯噴嘴的改進既要滿足平流調風器的特點，又要使瓦斯氣更均勻地與空氣混合，將原有的設置在風進口中心的瓦斯噴頭改為預埋在燃燒碹口內的環形噴嘴。由于是預埋在燃燒碹口內，直徑的增加，使燃燒火焰分布更均勻，燃燒更完全、更合理。

4.3 點火槍結構的改進

由于調風器中心設置了穩燃器，原有斜插式點火槍就無法直接伸到燃燒區域，所以點火槍的位置由斜插式改為正面直插式，在點火槍旁邊設置一個更小的瓦斯噴嘴，點火時利用一次風的影響和小瓦斯噴嘴噴出的火焰長度透過穩燃器達到燃燒區域點火。

4.4 油槍套筒的改進

原油槍套筒為大瓦斯噴頭，改造為套筒頭部為穩燃器，尾部為一個方箱，設有一個45°的蓋板，在此火嘴未燃燒時可以擋住爐膛火和風的反串；在火嘴點燃后，由油槍擋住火和風的反串，而此蓋板可以靠重力卡住油槍的定位環，使油槍不會因壓力的影響而震動。

4.5 風檔板的改進

原有的檔板在風道的入口為水平布置，由于水平檔板受重力的影響，經常出現自動脫落而關閉的現象，使燃燒的火嘴突然出現供氧不足，嚴重影響運行。改造為設置為圓筒形重疊外固定、內移動式，外部固定的鋼板即外風門，每塊和每塊之間間距為40mm設置為圓筒形；內部形式和外部一樣，只是直徑略小，直接插入即內風門，在調節風量時，由調節機構轉動內風門，當內外風門的40mm間距重疊時為進風量最大。這樣就解決了原有檔板脫落造成的燃燒缺氧的問題，而且避免了突發事件的產生，提高了運行可靠度。