9.10---燃气锅炉燃烧器的构造

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二次风以单股状经过燃烧器中间DN150mm
的管道由扩散器向炉膛四周均匀扩散，二次风约
占总风量的30%。一次风可以强烈扰动天然气，
迫使天然气的流向由径向向轴向弯曲，使混合气
体通过导向叶片后旋转。天然气燃烧器采用垂直
交叉混合方式，天然气从喷孔以锅炉径向方向喷
出，一次风以锅炉轴向方向喷出，两股气体垂直
没有天然气存在。 13
通过调节导向叶片角度来调节混合气体 的旋转方向，既可以使天然气折服，又可 以依靠旋转角度使天然气在360°方向上 均匀分布。另外，混合气可以在稳焰盘处 产生稳定的负压区，使高温天然气回流， 保证稳定燃烧。
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在燃烧器燃烧调节中，要依靠氧量控制柜对天然气 量进行微调，保持空燃比在合理范围内。氧量控制柜不 能调节空气量。氧量控制柜工作原理及作用是：通过烟 道内的探头测量烟气的含氧量，当含氧量高时，燃烧控 制系统会自动增大天然气量；当含氧量低时，燃烧控制 系统会自动减少天然气量。氧量控制柜根据探头测得的 含氧量，利用空气压缩机(3台锅炉共用)产生的压缩空 气调节天然气调节阀来控制天然气的压力，从而达到调 节天然气流量的目的。
② 降低锅炉供热负荷时先降低1号锅炉负荷。 ③ 加强锅炉间的强制通风，规定锅炉间通风机24h连
续运行。加强运行人员和值班人员的巡检力度，并将采 取的措施张贴到控制室，组织职工进行学习。
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7、 解决问题的措施
扎克公司技术人员针对出现的问题，采取了以 下措施。 ① 合理调节空燃比 a. 拆下天然气调节阀检查，未发现零部件老化 现象。通过检测，天然气流量随着档位在正常 范围内变化(560～2970m3/h)。但是在运行 中仍然要定期观察，记录天然气的压力是否一 直保持在正常范围内。
③ 产生炭黑 天然气不完全燃烧产生的炭黑在水冷壁上积聚
会影响热传递，降低锅炉的热效率。在停炉检修 时粘在管壁上的炭黑不易清扫，加大了检修的工 作量，清扫时炭黑四处飞扬，严重危害了员工的 身体健康。
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② 天然气耗量大 天然气完全燃烧后释放的热量比不完全燃烧
要大。天然气的低热值为35.7MJ/m3，如果发生 不完全燃烧，其释放的热量就小于35.7MJ/m3。 在实际生产中表现为天然气消耗量的不同，在同 一供热负荷下不完全燃烧的耗气量要比完全燃烧 的耗气量大。与2006年相同负荷比较，由于不完 全燃烧，2007年每天要多消耗天然气11953m3/d ，这样就造成了不必要的能源浪费。
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b. 燃烧器在7～10档下运行，检查气门、风门开 度并适当调节，保证空燃比在合理的范围内。 在调节时必须用烟气分析仪监测烟气中的CO、 NOx等的含量，使其达到安全范围。在调节过 程中必须先增大空气量，随后逐步增大天然气 量，以确保调整过程中的安全性。每档调节确 定后紧固螺栓，在运行中加强检查，防止松动。 加强炉膛和烟道的密封，减少漏风。
在本次测试中烟气中C0体积分数已经超 过了4000×10-6，如果烟气中CO泄漏到空 气中，会给操作人员造成致命的危险。
只要烟气中存在大量的CO，就会存在危 险。为了防止操作人员中毒，进入锅炉间必 须先打开轴流风机，通风5～10min，并用 CO检测仪检测，确认空气中CO体积分数小 于100×10-6后方可进入锅炉间工作 。
① 人员中毒 天然气不完全燃烧会产生大量的C0。由于燃
烧器运行时会产生振动，使炉膛和烟道密封性能 降低而导致C0泄漏。C0的毒性很大，当空气中的 CO体积分数达到100×10-6时会使人轻微中毒， 达到(400～600)×10-6时会使人严重中毒并窒 息，达到4000×10-6时可使人迅速死亡。
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当氧气量不足时，天然气燃烧会产生大量 的CO。因此，应加强气体扰动，增强天然 气的回流。通过分析，造成燃烧器一次风 扰动性差的主要原因如下：
a. 稳焰盘四周导向叶片角度不正确，使 混合气体扰动不强。
b. 鼓风机消声器长时间积灰，造成风道 阻力增大，导致风压偏低，一次风的扰动 性差。
燃气锅炉燃烧器的构造
主讲人：王刚前
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1 概述
燃气供热锅炉因其节能、环保、自动化 程度高、燃烧调整方便、升降温速度快、 锅炉热效率高等诸多优点在供热行业越来 越受到人们的青睐和广泛应用。由于其使 用的燃料是易燃易爆的燃气，因此，燃气 的燃烧状态对锅炉的安全运行起到了至关 重要的作用。
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下面以新疆某热力公司现有的3台 SZS29-1.6/130/70-QT型燃气锅炉为例 分析：
式中L——天然气入射后的折服距离或入射深度， k——天然气喷孔形状分布系数，取1.6～2.2 d——天然气喷孔直径，mm v1——天然气流速，m/s ρ1——天然气密度，kg/m3 v2——一次风流速，m/s ρ2——空气密度，kg/m3 d——天然气从喷孔喷出时流向与一次风流向的夹角
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6 采取的临时应急措施
在扎克公司技术人员未对燃烧器调节之前，为了防止 各种危害的发生，该供热车间采取了以下临时安全措旆.
① 当燃烧器在高负荷(7～10档)运行时，为了防止烟 气中CO的体积分数超标，在保证供热需求的前提下，停 止氧量控制柜和空气压缩机的运行，停止2号锅炉的运 行，运行1号锅炉和3号锅炉。
① 燃烧器火焰为不 规则马蹄状，并且朝水 冷壁管处偏烧，火焰呈 黄色。燃烧器不正常燃 烧火焰见图3。
② 锅炉水冷壁管上 有发黑区，形成炭 黑，见图4。
③2009年经西北节 能监测中心对锅炉 的烟气进行测试，
CO严重超标。烟 气测试数据见表 1。
燃烧室（炉胆）
回 燃
室
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4、 不完全燃烧的危害
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8 调整后的测试结果
通过扎克公司技术人员认真调试后， 2008年经克拉玛依市西北节能监测中心 对1号、2号锅烟气进行检测，各项技术 指标均达到了安全运行的要求。1号锅炉 调整后烟气测试数据见表2，2号锅炉调 整后烟气测试数据见表3。
冷水
9 仍需解决的问题 ① 锅炉排烟温度高的问题，仍需进行探讨 解决。 ② 燃烧器在运行中还存在一些不可预测的 不稳定性，操作人员无法凭经验判断燃烧器 的运行情况，需要配置一台烟气分析仪进行 检测。 ③ 需要对3台锅炉的天然气流量计进行更换 ，以便操作人员随时掌握各种负荷下单台锅 炉天然气的耗量，以便分析燃烧器的运行状 况。
天然气的密度为0.8kg/m3，空气的密度为 1.29kg/m3：当天然气流向与一次风流向垂直时， d=90°；取k=2，经计算得L=24mm。即天然气从喷孔 喷出后在锅炉径向的入射深度达到24mm后，其速度方向 从径向改变为轴向，与一次风气流平行。从理论上分析， 如果保持两种气流的平行流动则只能靠扩散作用混合天然 气，其混合效果肯定不佳，产生的火焰偏软且发红。而且 由于燃烧器气环上只有6个喷孔区，导致天然气像6片花瓣 那样分布，在花瓣位置处天然气过浓，而在花瓣之间基本
锅炉均由上海某锅炉厂制造和安装，燃 烧器采用德国扎克公司产品，为SG300鼓 风型微正压燃烧器，燃料为本地产的天然 气。燃烧器负荷分为10档，运行时每档所 需的天然气量和空气量已由扎克公司技术 人员设置好，使用者无法调节
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德国生产的扎克燃烧器
意大利生产的百得燃烧器
2 燃烧器烧原理
燃烧器燃烧需要的空气 由鼓风机输送，分为一次 风和二次风。一次风经过 燃烧器的前风箱后形成多 股状，与从燃烧器气环喷 孔喷出的多股状天然气形 成混合气体，并通过燃烧 器的稳焰盘向炉膛四周均 匀扩散，一次风约占总风 量的70%。
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c. 天然气调节阀内部零件老化，导致调节阀减 压不恒定，压力波动较大。
⑥ 一次风扰动性较差，空气与天然气混合不良 。在燃烧过程中，炉膛中的温度一般较高，天 然气的燃烧速度也较快。如果炉膛内天然气与 空气混合不均匀，会使一些区域的氧气量不足 ，当这些氧气消耗完后，混合气体中只有天然 气而没有氧气，即使炉膛温度很高，燃烧也不 能继续进行。只有当其他区域的氧气与之混合 后，才能继续燃烧。

谢谢！

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② 加强一次风扰动 a. 测试鼓风机风压。风压与2006年对比
有所降低，1号锅炉2006年在档位为1时风 压为5900Pa，而在2007年10月相同档位 却为5544Pa，这样会使一次风的扰动性差 ，容易造成天然气不完全燃烧。安排员工清 理鼓风机消声器上的积灰后，增大了鼓风风 压，提高了一次风的扰动性。
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c. 正确安装氧量控制柜探头，使氧量控制柜处于 正常工作状态。及时更换损坏的探头，更换后的探 头按照规定加热1h后(加热到730℃，防止烟道冷 凝水损坏探头)放入烟道。氧量控制柜使用时应注 意两点：断电后必须将探头从烟道中取出；在保温 期暂时停炉不要给氧量控制柜断电，除非保温期结 束，探头一直处于通电状态时表面不会有冷凝水产 生。
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燃烧器在正常工作情况 下，天然气的压力为22～ 45kPa。鼓风机的风压为 4～6kPa。燃烧器负荷不 同时，天然气压力和鼓风 机风压不同，但始终保证 在此范围内变化，否则会 影响燃烧器的正常燃烧。 燃烧器正常燃烧火焰见图2。
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3 存在问题
该车间天然气锅炉供 热运行多年，前期燃烧 器运行状况良好，但近 年发现燃烧器运行不稳 定。锅炉运行时存在的 主要问题如下：
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b. 适当调整导向叶片角度，使混合气 体进一步完全混合。这是保证完全燃烧 的一项重要措施。这种调节可以改变火 焰的旋向、长度及炉膛火焰充满度。未 调节前在低档位时火焰朝水冷壁管处偏 烧且火焰不均匀，说明导向叶片旋转角 度存在问题。调节后火焰位于炉膛中部， 火焰均匀，不存在局部黄色。
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③ 由扎克公司技术人员对1号、2号锅炉 燃烧器重新进行调整后，让1号、2号 锅炉的燃烧器在每一档位运行，重新测 试鼓风风压、天然气流量及压力、烟气 中02、CO、NOx、CO2的体积分数、 排烟温度、过剩空气系数。
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当天然气量增大时，由于空气量无控制系统调节，天然 气不完全燃烧会产生黄色火焰、炭黑和大量的CO。当空气 量增大或天然气量减少时天然气将完全燃烧。由于漏风使 烟气中02体积分数增大时，氧量控制柜会自动调节天然气 调节阀来增大天然气量，而漏风并没有参与燃烧，造成烟 气中CO体积分数超标。在10档运行时，1号锅炉烟气中 CO的体积分数超标是由于炉膛、烟道漏风造成的。2号锅 炉烟气中C0的体积分数超标是由于气门螺栓松动和炉膛、 烟道漏风造成的。
或空气质量污染严重。 ④ 燃烧器设计不好，混合器效率低。
⑤ 空气与天然气的配比不合理，存在以 下3个问题：
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b. 当燃烧器在高负荷(7～10档)运行时会产生 振动，长时间振动会导致气门和风门原设置的 固定螺栓发生松动移位使天然气量和空气量发 生变化，造成空燃比不合理，同时也会造成炉 膛和烟道漏风使烟气中02体积分数增大。当 空气量减少较大时，由于天然气仅能微调，造 成空燃比低于正常值，天然气会不完全燃烧并 产生大量的CO。
混合，最终使混合气体的核心为马蹄形状的天然
气，空气包裹在马蹄四周。燃烧器的气环上有6个
喷孔区，每个喷孔区内有40个直径为6mm的喷
孔。
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当锅炉负荷最大时天然气在喷孔处的流速可达100m/s ，一次风的流速为40m/s。根据下式可以计算天然气从 喷孔出来经过多长距离后其流向才与空气流平行并混 合
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5 原因分析
天然气锅炉运行中的黄色火焰是一种不完全 燃烧现象。一般表现为火焰长而弱，内焰模糊， 严重时出现冒黑烟现象。产生黄色火焰和烟气 中CO体积分数偏大的原因是参与燃烧的空气量 不足，或天然气与空气混合不均匀。造成空气 量不足或混合不均匀的原因可能有以下6方面：
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① 使用天然气品质与设计不符。 ② 使用天然气压力大大超过额定压力。 ③ 燃烧器周围环境差，影响空气的供给