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重油的燃烧过程

(2015-10-08 17:13:35)
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烧嘴

1.  重油的雾化

与煤气一样,燃烧必须具备使液体燃烧质点能和空气中的氧接触的条件。因此,重油燃烧前必须先进行雾化,以增大其和空气接触的面积。重油雾化是借某种外力的作用,克服油本身的表面张力和黏性力,使油破碎成很细的雾滴。油雾颗粒的平均直径是评价雾化质量的主要指标。

常用的雾化方法有三种,及低压空气雾化、高压空气雾化、油压雾化。

影响雾化效果的因素有以下几点:

   重油温度    提高重油温度可以显著降低游的黏度,表面张力也有所减小,可以改善油的雾化质量。要保证重油在油嘴前的黏度不高于5~12°E

   雾化剂的压力和流量    低压油烧嘴高压油烧嘴都是用气体作雾化剂的。雾化剂以较大的速度和质量喷出,依靠气流对油表面的冲击和摩擦作用进行雾化。当外力大于油的黏性力和表面张力时,油就被击碎成细的颗粒;此时的外力如仍大于油颗粒的内力时,油颗粒将继续碎裂成更细的微粒,直到油颗粒表面上的外力和内力达到平衡为止。

雾化剂的相对速度和雾化剂的单位消耗量对雾化质量的影响比较明显。实践表明,雾化剂的相对速度与油颗粒直径成反比。当油烧嘴出口断面一定时,增大雾化剂压力,意味着雾化剂的流量增加,流速加大,使雾化质量得到改善。但单位油量耗用的雾化剂究竟以多少为宜,要具体分析。当雾化剂用量达到一定量后,再增加流量对雾化质量的作用就不大了。如果用高压气体作雾化剂,成本较高,耗量过多更没有必要。

重油掺乳化的燃烧是国内外都很重视的重油燃烧技术。实践中发现含水10%~15%的重油,对燃烧效率没有什么影响,而当油和水充分搅拌形成油水乳化液后,反而有利于改善油的雾化质量。

   油压    采用气体雾化剂,油压不宜过高。因油压过高,雾化剂来不及对油流鼓起作用使之雾化。

   烧嘴结构    常采用适当增大雾化剂和油流股的交角,缩小雾化剂和油的出口断面,使雾化剂造成流股的旋转流动等措施,来改善雾化质量。

2.  加热与蒸发

重油的沸点只有200~300℃,而着火温度在600℃以上,因此油在燃烧前先变为油蒸汽,蒸汽比液滴容易着火,为了加速重油燃烧,应使油更快地蒸发。

3.  热解和裂化

油和油蒸气在高温下与氧接触,达到着火温度就可以立即燃烧。但如果在高温下没有与氧接触,组成重油的碳氢化合物就会受热分解。

重油燃烧不好时,往往见到冒出大量黑烟,就是因为在火焰中含有大量未燃烧固体炭粒。没有来得及蒸发的油颗粒,如果在高温下没有与氧接触,会发生裂化。结果一方面产生一些分子量较小的气态碳氢化合物,一方面剩下一些固态的较重的分子。这种现象严重时,会在油烧嘴中发生结焦现象。为了避免这种现象的发生,应当尽力提高雾化质量。

4.  油雾与空气的混合

与气体燃料相同,油雾与空气的混合也是决定燃烧速度与质量的重要条件。在雾化与蒸发都良好的情况下,混合就起着更重要作用。但油与空气的混合比煤气与空气的混合更困难,因而不像煤气燃烧那样容易得到短火焰和完全燃烧。如混合不好,火焰将拉得很长,或者造成不完全燃烧,炉子大量冒黑烟,而炉温升不上去。

油雾与空气混合的规律与煤气相仿。例如使油雾与空气流股成一定交角,使空气产生旋转流动,增大空气流股的相对速度等。实际上影响混合最关键的因素还是雾化的质量。

对于低压油烧嘴,雾化剂本身又是助燃用的空气,所以雾化与混合两个过程是同时进行的。凡是影响雾化质量的因素也就是影响混合的进程。在实际生产中,控制重油的燃烧过程,就是通过调节雾化与混合条件来实现。

5.  着火燃烧

油蒸汽及热解、裂化产生的气态碳氢化合物,与氧接触并达到着火温度时,便激烈地完成燃烧反应。这种气态产物的燃烧属于均相反反应,是主要;其次,固态的炭粒、石油焦在这种条件也开始燃烧,属于非均相反应。一个油颗粒受热以后油蒸汽从油滴内部向外扩散,外面的氧向内扩散,两者混合达到适当比例时,被加热到着火温度便着火燃烧。在火焰的前沿面上温度最高,热不断传给邻近的油颗粒,使火焰扩展开来。

由于重油燃烧时不可避免地热解与裂化,火焰中游离着大量炭粒,使火焰呈橙色或黄色这种火焰比不发亮的火焰辐射能力强。为了提高火焰的亮度和辐射能力,可以向不含碳氢化合物的燃料中加入重油作为人工增碳剂,这种方法叫火焰增碳。

燃烧的各环节是互相联系又互相制约的,一个过程不完善,重油就不能顺利燃烧,一个过程不能实现,火焰就会熄灭。例如调节油烧嘴时,突然将油量加大,而未及时调节雾化剂量和空气量,则由于大量油嘴喷入炉内而得不到很好雾化与混合,因而不能立即着火,这时火焰就会脱离油烧嘴,出现脱火现象。这些喷入的油大量蒸发,油蒸发逐渐与空气混合到着火的浓度极限,温度又达到着火温度时,会发生突然着火,像爆炸一样。

 

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